KR102589611B1 - Systems and methods for methodologies with layer-specific illumination spectra - Google Patents

Systems and methods for methodologies with layer-specific illumination spectra Download PDF

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유리 파스코버
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Abstract

계측 시스템은 이미지 디바이스 및 컨트롤러를 포함한다. 이미지 디바이스는, 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스 및 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스로부터의 조명에 응답하여 샘플로부터 방출되는 방사선에 기초하여 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 갖는 샘플의 이미지를 생성하기 위한 검출기를 포함한다. 컨트롤러는 선택된 이미지 품질 공차 내에서 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는데, 각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스로부터의 조명 스펙트럼을 포함한다. 컨트롤러는 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 추가로 수신한다. 컨트롤러는 또한, 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정을 제공한다.The metrology system includes an image device and a controller. The imaging device includes a spectrally tunable illumination device and a spectrally tunable illumination device for generating an image of a sample having metrology target elements on two or more sample layers based on radiation emitted from the sample in response to illumination from the spectrally tunable illumination device. Includes a detector for The controller determines layer-specific imaging configurations of imaging devices for imaging metrology target elements on two or more sample layers within selected image quality tolerances, each layer-specific imaging configuration being selected from a spectrally tunable illumination device. Includes the lighting spectrum. The controller additionally receives one or more images of the metrology target element on two or more sample layers generated using layer-specific imaging configurations. The controller also provides metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on two or more sample layers.

Figure R1020197032504
Figure R1020197032504

Description

레이어 고유의 조명 스펙트럼을 갖는 방법론을 위한 시스템 및 방법Systems and methods for methodologies with layer-specific illumination spectra

<관련 출원에 대한 교차 참조><Cross-reference to related applications>

본 출원은, 2017년 4월 5일자로, Amnon Manassen, Daria Negri, Andrew Hill, Ohad Bachar, Vladimir Levinski, 및 Yuri Paskover를 발명자로 하여 출원된 발명의 명칭이 OVERLAY METROLOGY WITH PROCESS LAYERS ILLUMINATED BY DIFFERENT SPECTRA인 미국 가출원 일련 번호 제62/481,685호의 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 이익을 주장하는데, 상기 가출원은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.This application was filed on April 5, 2017, with Amnon Manassen, Daria Negri, Andrew Hill, Ohad Bachar, Vladimir Levinski, and Yuri Paskover as inventors, and the title of the invention is OVERLAY METROLOGY WITH PROCESS LAYERS ILLUMINATED BY DIFFERENT SPECTRA 35 U.S.C. in U.S. Provisional Application Serial No. 62/481,685. §119(e), the provisional application being hereby incorporated by reference in its entirety.

<기술 분야><Technology field>

본 개시는 일반적으로 계측 시스템(metrology system)에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 레이어 고유의 구성(layer-specific configuration)을 갖는 다중 레이어 계측(multi-layer metrology)에 관한 것이다.This disclosure relates generally to metrology systems, and more specifically to multi-layer metrology with layer-specific configuration.

반도체 디바이스와 같은 다중 레이어 샘플을 특성 묘사하기에 적절한 계측 시스템은 샘플 상의 임의의 수의 레이어를 분석할 수도 있다. 그러나, 임의의 주어진 레이어의 계측 측정은 주변 재료에 의해 영향을 받을 수도 있고, 그 결과, 계측 시스템의 주어진 구성은 모든 샘플 레이어에 대해 동일한 정도의 성능(예를 들면, 정밀도, 반복성, 또는 등등)을 제공하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 표면 아래 레이어의 계측은 표면 근처의 하나 이상의 투명한 또는 반투명한 레이어를 통해 조명 빔을 전파시키는 것 및 투명한 또는 반투명한 레이어를 통해 표면 아래 레이어로부터 방사선(radiation)을 수신하는 것을 수반할 수도 있다. 따라서, 계측 성능은 고도로 레이어에 고유할 수도 있고, 샘플 레이어의 두께, 샘플 레이어의 광학적 속성(property), 또는 샘플 레이어 상의 패턴화된 피쳐와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 샘플 레이아웃의 특정한 양태에 의존할 수도 있다. 따라서, 상기에서 식별되는 것과 같은 결함을 치유하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.Metrology systems suitable for characterizing multi-layer samples, such as semiconductor devices, may analyze any number of layers on the sample. However, the metrology measurements of any given layer may be affected by the surrounding material, and as a result, a given configuration of the metrology system will not perform to the same extent (e.g., precision, repeatability, etc.) for all sample layers. may not be provided. For example, metrology of a subsurface layer may involve propagating an illumination beam through one or more transparent or translucent layers near the surface and receiving radiation from the subsurface layer through the transparent or translucent layer. It may be possible. Accordingly, metrology performance may be highly layer-specific, and certain aspects of the sample layout, such as, but not limited to, the thickness of the sample layer, the optical properties of the sample layer, or patterned features on the sample layer. It may depend on . Accordingly, it would be desirable to provide a system and method for remedying deficiencies such as those identified above.

본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 계측 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 시스템은 이미징 디바이스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 이미지 디바이스는 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 이미지 디바이스는, 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스로부터의 조명에 응답하여 샘플로부터 방출되는 방사선에 기초하여 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 포함하는 샘플의 이미지를 생성하기 위한 검출기를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 이미징 디바이스에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 컨트롤러는 선택된 이미지 품질 공차(tolerance) 내에서 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는데, 여기서 각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스로부터의 조명 스펙트럼을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 컨트롤러는, 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 이미징 디바이스로부터 수신한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 컨트롤러는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정을 제공한다.A metrology system in accordance with one or more example embodiments of the present disclosure is disclosed. In one example embodiment, the system includes an imaging device. In another example embodiment, the imaging device includes a spectrally tunable lighting device. In another example embodiment, an imaging device is configured to generate an image of a sample comprising metrology target elements on two or more sample layers based on radiation emitted from the sample in response to illumination from a spectrally tunable illumination device. Includes a detector for In another example embodiment, the system includes a controller communicatively coupled to the imaging device. In another example embodiment, the controller determines a layer-specific imaging configuration of the imaging device for imaging metrology target elements on two or more sample layers within selected image quality tolerances, wherein each layer-specific imaging configuration The configuration includes an illumination spectrum from a spectrally tunable illumination device. In another example embodiment, the controller receives from an imaging device one or more images of metrology target elements on two or more sample layers generated using layer-specific imaging configurations. In another example embodiment, the controller provides metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on two or more sample layers.

본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 계측 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 시스템은 이미징 디바이스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 이미징 디바이스는 광대역 조명 디바이스를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 이미징 디바이스는 광대역 조명 디바이스로부터의 조명에 응답하여 샘플로부터 방출되는 방사선을 스펙트럼적으로 필터링하기 위한 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 이미징 디바이스는 샘플로부터 방출되며 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터에 의해 필터링되는 방사선에 기초하여 두 개 이상의 샘플 레이어를 포함하는 샘플의 이미지를 생성하기 위한 검출기를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 시스템은 이미징 디바이스에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 컨트롤러는 선택된 이미지 품질 공차 내에서 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는데, 여기서 각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터에 의해 필터링되는 샘플로부터의 방사선의 스펙트럼을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 컨트롤러는, 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 검출기로부터 수신한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 컨트롤러는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정을 제공한다.A metrology system in accordance with one or more example embodiments of the present disclosure is disclosed. In one example embodiment, the system includes an imaging device. In another example embodiment, the imaging device includes a broadband illumination device. In another example embodiment, the imaging device includes a spectrally tunable filter to spectrally filter radiation emitted from the sample in response to illumination from a broadband illumination device. In another example embodiment, the imaging device includes a detector for generating an image of a sample comprising two or more sample layers based on radiation emitted from the sample and filtered by a spectrally tunable filter. In another example embodiment, the system includes a controller communicatively coupled to the imaging device. In another example embodiment, the controller determines layer-specific imaging configurations of an imaging device for imaging metrology target elements on two or more sample layers within selected image quality tolerances, wherein each layer-specific imaging configuration is spectrally contains the spectrum of radiation from the sample filtered by a tunable filter. In another example embodiment, the controller receives from the detector one or more images of metrology target elements on two or more sample layers generated using layer-specific imaging configurations. In another example embodiment, the controller provides metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on two or more sample layers.

본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 방법이 개시된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 방법은 선택된 이미지 품질 공차 내에서 샘플의 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것을 포함하는데, 여기서 각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 이미징 스펙트럼을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 방법은, 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 이미징 디바이스로부터 수신하는 것을 포함한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 방법은 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정을 제공하는 것을 포함한다.A method in accordance with one or more example embodiments of the present disclosure is disclosed. In one example embodiment, the method includes determining layer-specific imaging configurations of an imaging device for imaging metrology target elements on two or more sample layers of a sample within selected image quality tolerances, wherein each layer The unique imaging configuration includes an imaging spectrum. In another example embodiment, the method includes receiving from an imaging device one or more images of metrology target elements on two or more sample layers generated using a layer-specific imaging configuration. In another example embodiment, the method includes providing metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on two or more sample layers.

전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 둘 모두는 예시적인 것이고 설명만을 위한 것이며, 청구되는 바와 같은 본 발명을 반드시 제한하는 것이 아니다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에 통합되며 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부의 도면은, 본 발명의 실시형태를 예시하며, 일반적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하도록 기능한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only, and are not necessarily limiting of the invention as claimed. The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the present invention and, together with the general description, serve to explain the principles of the present invention.

첨부하는 도면에 대한 참조에 의해, 본 개시의 다양한 이점이 기술 분야의 숙련된 자에 의해 더 잘 이해될 수도 있는데, 도면에서:
도 1은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 이미징 디바이스를 예시하는 개념도이다.
도 2a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 소스의 개념도이다.
도 2b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 광대역 소스 및 광대역 소스의 스펙트럼을 선택적으로 필터링하기 위한 더블 모노크로메이터(double monochromator)를 포함하는 조명 소스의 개념도이다.
도 2c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 광대역 소스 및 고정된 스펙트럼 투과율을 갖는 다수의 필터링 채널을 포함하는 다중 채널 조명 소스의 개념도이다.
도 3은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 이미징 디바이스의 개념도이다.
도 4는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 레이어 고유의 이미징 구성을 갖는 이미지 기반의 계측을 위한 방법에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다.
The various advantages of the present disclosure may be better understood by those skilled in the art by reference to the accompanying drawings, in which:
1 is a conceptual diagram illustrating an imaging device, according to one or more embodiments of the present disclosure.
2A is a conceptual diagram of a spectrally tunable illumination source, according to one or more embodiments of the present disclosure.
FIG. 2B is a conceptual diagram of an illumination source including a broadband source and a double monochromator for selectively filtering the spectrum of the broadband source, according to one or more embodiments of the present disclosure.
FIG. 2C is a conceptual diagram of a multi-channel illumination source including a broadband source and multiple filtering channels with fixed spectral transmittance, according to one or more embodiments of the present disclosure.
3 is a conceptual diagram of an imaging device, according to one or more embodiments of the present disclosure.
4 is a flow diagram illustrating steps performed in a method for image-based metrology with layer-specific imaging configurations, according to one or more embodiments of the present disclosure.

이제, 첨부의 도면에서 예시되는, 개시되는 주제에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이다. 본 개시는 소정의 실시형태 및 소정의 실시형태의 특정한 피쳐와 관련하여 특별히 도시되고 설명된다. 본원에서 기술되는 실시형태는 제한하기보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수도 있다는 것이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 쉽게 명백해야 한다.Detailed reference will now be made to the disclosed subject matter, which is illustrated in the accompanying drawings. The present disclosure is particularly shown and described with respect to certain embodiments and specific features of certain embodiments. The embodiments described herein are to be considered illustrative rather than limiting. It should be readily apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the present disclosure.

본 개시의 실시형태는, 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 샘플의 다수의 레이어를 이미지화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예를 들면, 이미징 구성은, 이미지화될 샘플에 입사하는 조명의 스펙트럼, 조명 프로파일, 검출기에 입사하는 방사선의 스펙트럼, 초점 볼륨 내에서 샘플의 위치(예를 들면, 초점 위치), 시야 조리개(field stop)의 구성, (예를 들면, 이미지 및/또는 오브젝트-공간 텔레센트릭성(object-space telecentricity), 또는 등등을 수정하기 위한) 어퍼쳐 조리개의 구성, 또는 검출기 파라미터(예를 들면, 이득, 통합 시간, 또는 등등)을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 따라서, 본 개시의 실시형태는 샘플 상의 주목하는 상이한 레이어 상에 위치되는 피쳐의 정확한 이미징을 위한 맞춤된 이미징 구성(tailored imaging configuration)을 생성하는 것에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure relate to systems and methods for imaging multiple layers of a sample using layer-specific imaging configurations. For example, the imaging configuration may include the spectrum of illumination incident on the sample to be imaged, the illumination profile, the spectrum of radiation incident on the detector, the position of the sample within the focal volume (e.g., focus position), and the field stop. ), the configuration of the aperture stop (e.g., to modify image and/or object-space telecentricity, or the like), or the detector parameters (e.g., gain, integration time, etc.), but is not limited to these. Accordingly, embodiments of the present disclosure relate to creating tailored imaging configurations for accurate imaging of features located on different layers of interest on a sample.

본원에서, 이미징 시스템은, 샘플을 조명하는 것 및 조명에 응답하여 샘플로부터 방출되는 방사선을 검출하는 것에 의해 샘플 레이어의 이미지를 생성할 수도 있다는 것이 인식된다. 일반적인 의미에서, 방사선은, 반사, 산란, 회절, 또는 루미네선스를 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지 않는 광범위한 상호 작용 메커니즘을 통한 입사 조명에 응답하여 샘플의 임의의 레이어로부터 방출될 수도 있다. 게다가, 이미징 시스템은, 조명의 스펙트럼 및 시스템의 개구수(numerical aperture; NA)에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 피사계 심도(depth of field) 내에서 피쳐의 집속된 이미지(focused image)를 생성할 수도 있다. 따라서, 이미징 시스템은, 샘플의 표면 상의 피쳐뿐만 아니라 피사계 심도 내에서 반투명 샘플의 표면 아래 피쳐(sub-surface feature)를 이미지화하도록 구성될 수도 있다.It is recognized herein that an imaging system may generate an image of a sample layer by illuminating the sample and detecting radiation emitted from the sample in response to the illumination. In a general sense, radiation may be emitted from any layer of the sample in response to incident illumination through a wide range of interaction mechanisms, including but not limited to reflection, scattering, diffraction, or luminescence. Additionally, the imaging system may produce a focused image of a feature within a depth of field defined at least in part by the spectrum of illumination and the numerical aperture (NA) of the system. . Accordingly, the imaging system may be configured to image sub-surface features of a translucent sample within a depth of field as well as features on the surface of the sample.

표면 아래 레이어는, 임의의 표면 근처 레이어를 통해 조명을 전파하는 것 및 주목하는 표면 아래 레이어와의 상호 작용에 기초하여 방사선을 검출하는 것에 의해 이미지화될 수도 있다. 주목하는 표면 아래 레이어로부터 방출되는 방사선은, 검출기에 도달하기 위해 표면 근처 레이어를 통해 추가로 전파될 수도 있다. 표면 아래 레이어와 관련되는 결과적으로 나타나는 이미징 신호는, 따라서, 표면 근처 레이어에 의해 영향을 받을 수도 있다. 예를 들면, 표면 근처 레이어는 소정의 파장의 조명을 흡수할 수도 있다. 추가적으로, 표면 근처 레이어는, 단일의 레이어 상의 상이한 재료 사이의 또는 레이어 사이의 임의의 계면에서 조명을 굴절시킬 수도 있는데, 이것은 조명의 집속을 수정할 수도 있거나 및/또는 샘플을 통한 파장 의존 광학 경로를 생성할 분산(예를 들면, 색수차)을 도입할 수도 있다. 임의의 샘플 레이어 상의 패턴화된 피쳐는 산란 및/또는 회절을 통해 결과적으로 나타나는 이미징 신호에 추가로 영향을 줄 수도 있다.Subsurface layers may be imaged by propagating illumination through any near-surface layer and detecting radiation based on its interaction with the subsurface layer of interest. Radiation emitted from the subsurface layer of interest may propagate further through the near-surface layer to reach the detector. The resulting imaging signal associated with the sub-surface layer may therefore be influenced by the near-surface layer. For example, a near-surface layer may absorb light of certain wavelengths. Additionally, near-surface layers may refract light at any interface between layers or between different materials on a single layer, which may modify the focusing of the light and/or create a wavelength-dependent optical path through the sample. Dispersion (e.g., chromatic aberration) may be introduced. Patterned features on any sample layer may further affect the resulting imaging signal through scattering and/or diffraction.

따라서, 샘플 레이어 사이의 광학 경로에서의 차이에 기인하여 단일의 이미징 구성을 사용하여 이미지화될 때 상이한 샘플 레이어 상의 피쳐에 대해 이미지 품질이 변할 수도 있는 경우가 있을 수도 있다. 이미지 품질은, 이미지 콘트라스트, 이미지 밝기, 또는 이미지 노이즈와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 메트릭에 따라 측정될 수도 있다. 게다가, 이미징 구성이 (예를 들면, 맞춤된 조명 스펙트럼, 또는 등등을 생성하는 것에 의해) 두 개 이상의 샘플 레이어의 이미지를 제공하도록 맞춤되더라도, 맞춤된 이미징 구성은, 하나 이상의 이미지 품질 메트릭(metric)에 기초하여 소망되는 공차 내에서 주목하는 각각의 레이어의 이미지를 제공할 수 없을 수도 있는 경우가 있을 수도 있다. 본 개시의 추가적인 실시형태는, 선택된 이미지 품질 공차 내에서 주목하는 각각의 샘플 레이어 상의 피쳐의 이미지를 제공하기 위해 주목하는 다수의 샘플 레이어에 대한 맞춤된 레이어 고유의 이미징 구성을 생성하는 것에 관한 것이다.Accordingly, it may be the case that image quality may vary for features on different sample layers when imaged using a single imaging configuration due to differences in the optical path between the sample layers. Image quality may be measured according to any metric such as, but not limited to, image contrast, image brightness, or image noise. Moreover, even if the imaging configuration is tailored to provide images of two or more sample layers (e.g., by generating customized illumination spectra, etc.), the customized imaging configuration may be tailored to provide images of one or more image quality metrics. There may be instances where it may not be possible to provide images of each layer of interest within desired tolerances. Additional embodiments of the present disclosure relate to creating customized layer-specific imaging configurations for multiple sample layers of interest to provide images of features on each sample layer of interest within selected image quality tolerances.

본원에서, 샘플의 상이한 레이어의 이미지에 기초한 계측 측정의 정밀도 및/또는 반복성은 이미지 품질에 기초하여 변할 수도 있다는 것이 또한 인식된다. 예를 들면, 조명의 스펙트럼 콘텐츠는 상이한 샘플 레이어에 대해 피쳐의 인식된 위치에 상이하게 영향을 줄 수도 있다. 샘플 레이어의 이미지에서 피쳐의 인식된 위치에서의 그러한 변동은, 오버레이 에러를 결정하기 위해 다수의 레이어 상의 피쳐의 상대적 위치가 활용되는 오버레이 계측에서 특히 문제가 될 수도 있다.It is also recognized herein that the precision and/or repeatability of metrology measurements based on images of different layers of a sample may vary based on image quality. For example, the spectral content of the illumination may affect the perceived location of a feature differently for different sample layers. Such variations in the recognized positions of features in the image of a sample layer may be particularly problematic in overlay metrology, where the relative positions of features on multiple layers are utilized to determine overlay error.

추가적인 실시형태는 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 샘플의 두 개 이상의 레이어에 대한 계측 측정을 수행하는 것에 관한 것이다. 게다가, 레이어 고유의 이미징 구성은, 선택된 공차 내에서 계측 성능을 제공하기 위해 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 계측 시스템과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들면, 이미지 기반의 오버레이 계측은, 맞춤된 레이어 고유의 계측 조건을 사용하여 주목하는 두 개 이상의 레이어 상의 오버레이 타겟 피쳐를 이미지화하는 것 및 레이어 고유의 이미지에 기초하여 레이어의 오버레이 에러를 결정하는 것에 의해 수행될 수도 있다. 이와 관련하여, 각각의 레이어 상의 오버레이 타겟 피쳐는, 선택된 공차 이내의 이미지 품질 메트릭을 갖는 이미지를 제공하기 위해 특정한 샘플에 기초하여 맞춤되는 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 이미지화될 수도 있다. 다른 예로서, 계측 시스템은 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 샘플 레이어(예를 들면, 임계 치수, 측벽 각도, 또는 등등) 상의 패턴화된 피쳐의 하나 이상의 양태를 측정할 수도 있다.Additional embodiments relate to performing metrology measurements on two or more layers of a sample using layer-specific imaging configurations. Additionally, layer-specific imaging configurations may be used with any metrology system known in the art to provide metrology performance within selected tolerances. For example, image-based overlay metrology involves imaging overlay target features on two or more layers of interest using customized layer-specific measurement conditions and determining the overlay error of the layers based on the layer-specific images. It can also be performed by In this regard, the overlay target features on each layer may be imaged using a layer-specific imaging configuration that is tailored based on the specific sample to provide images with image quality metrics within selected tolerances. As another example, the metrology system may use a layer-specific imaging configuration to measure one or more aspects of patterned features on a sample layer (eg, critical dimension, sidewall angle, or the like).

레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 두 개 이상의 레이어에 대한 계측 측정은, 순차적으로 또는 동시에 수행될 수도 있다. 예를 들면, 제1 세트의 계측 조건을 사용하여 주목하는 제1 레이어에 대해 계측 측정이 수행될 수도 있고, 후속하여, 제2 세트의 계측 조건을 사용하여 주목하는 제2 레이어에 대해 계측 측정이 수행될 수도 있고, 계속 그런 식일 수도 있다. 다른 예로서, 상이한 샘플 레이어 상의 공간적으로 분리된 피쳐의 계측 측정은, 레이어 고유의 계측 구성을 사용하여 동시에 수행될 수도 있다. 예를 들면, 상이한 샘플 레이어 상의 공간적으로 분리된 피쳐(예를 들면, 다수의 샘플 레이어 상에 위치되는 오버레이 계측 타겟의 피쳐)는, 주목하는 모든 레이어 내의 피쳐에 대한 선택된 이미지 품질 공차를 갖는 검출기 상에 단일의 이미지를 제공하기 위해 상이한 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 사용하여 동시에 조명될 수도 있다.Metrology measurements on two or more layers, produced using layer-specific imaging configurations, may be performed sequentially or simultaneously. For example, a metrology measurement may be performed on a first layer of interest using a first set of metrology conditions, and subsequently a metrology measurement may be performed on a second layer of interest using a second set of metrology conditions. It may be carried out, and so on. As another example, metrology measurements of spatially separated features on different sample layers may be performed simultaneously using layer-specific metrology configurations. For example, spatially separated features on different sample layers (e.g., features of an overlay metrology target located on multiple sample layers) can be imaged on a detector with a selected image quality tolerance for features in all layers of interest. Different layers may be illuminated simultaneously using their own illumination spectra to provide a single image.

추가적인 실시형태는 샘플의 두 개 이상의 레이어에 대한 레이어 고유의 계측 구성을 결정하는 것에 관한 것이다. 예를 들면, 레이어 고유의 계측 구성은, 다중 레이어 샘플의 3 차원 표현에 기초하여 주목하는 각각의 샘플 레이어의 계측을 시뮬레이팅하는 것에 의해 결정될 수도 있다. 다른 예로서, 레이어 고유의 계측 구성은, 다양한 계측 조건을 사용하여 주목하는 각각의 샘플 레이어에 대한 일련의 계측 측정에 기초하여 실험적으로 결정될 수도 있다. 추가적인 실시형태는, 샘플의 두 개 이상의 레이어에 대한 레이어 고유의 계측 구성을 갖는 계측 측정을 제공하는 것에 관한 것이다.Additional embodiments relate to determining layer-specific metrology configurations for two or more layers of a sample. For example, a layer-specific metrology configuration may be determined by simulating the metrology of each sample layer of interest based on a three-dimensional representation of the multi-layer sample. As another example, a layer-specific metrology configuration may be determined experimentally based on a series of metrology measurements for each sample layer of interest using various metrology conditions. Additional embodiments relate to providing metrology measurements with layer-specific metrology configurations for two or more layers of a sample.

추가적인 실시형태는, 다중 레이어 샘플 상에 레이어 고유의 계측을 제공하기에 적절한 계측 시스템에 관한 것이다. 예를 들면, 레이어 고유의 계측 측정을 제공하기에 적절한 계측 시스템은, 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 생성하기 위한 스펙트럼 튜닝 가능한 조명 디바이스, 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터, 레이어 고유의 샘플 위치를 제공하기 위한 병진 가능한 샘플 스테이지, 구성 가능한 시야 조리개, (예를 들면, 이미지 및/또는 오브젝트-공간 텔레센트릭성을 조정하기 위한) 구성 가능한 어퍼쳐 조리개, 또는 구성 가능한 파라미터(예를 들면, 이득, 통합 시간, 또는 등등)를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들을 반드시 포함할 필요는 없다.A further embodiment relates to a metrology system suitable for providing layer-specific metrology on a multi-layer sample. For example, a metrology system suitable to provide layer-specific metrology measurements may include, for example, a spectrally tunable illumination device to generate a layer-specific illumination spectrum, a spectrally tunable filter, and a translational device to provide layer-specific sample positions. A configurable sample stage, a configurable field of view aperture, a configurable aperture aperture (e.g., to adjust image and/or object-space telecentricity), or configurable parameters (e.g., gain, integration time, or etc.), but it is not necessary to include them.

도 1은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 이미징 디바이스(100)를 예시하는 개념도이다. 게다가, 이미징 디바이스(100)는 이미징 디바이스(100)에 의해 생성되는 이미지에 기초하여 하나 이상의 계측 측정치를 결정하기 위한 계측 디바이스를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 이미징 디바이스(100)는, 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 방법을 사용하여 정렬을 측정할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는, 샘플 레이어의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정(예를 들면, 오버레이 측정, 피쳐 사이즈 측정, 또는 등등)을 수행하기 위한 이미지 기반의 계측 툴을 포함한다. 다른 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는, 샘플로부터의 광의 산란(반사, 회절, 확산 산란, 또는 등등)에 기초하여 계측 측정을 수행하기 위한 산란 측정 기반의 계측 툴을 포함한다.1 is a conceptual diagram illustrating an imaging device 100, according to one or more embodiments of the present disclosure. Additionally, imaging device 100 may include a metrology device for determining one or more metrology measurements based on images generated by imaging device 100. In this regard, imaging device 100 may measure alignment using any method known in the art. In one embodiment, imaging device 100 includes an image-based metrology tool for performing metrology measurements (e.g., overlay measurements, feature size measurements, etc.) based on one or more images of the sample layer. do. In another embodiment, imaging device 100 includes a scatterometry-based metrology tool for performing metrology measurements based on scattering (reflection, diffraction, diffuse scattering, or the like) of light from the sample.

하나의 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는 조명 빔(104)을 생성하기 위한 조명 소스(102)를 포함한다. 조명 빔(104)은, 진공 자외선(vacuum ultraviolet radiation; VUV), 심자외선(deep ultraviolet radiation; DUV), 자외선(ultraviolet; UV) 방사선, 가시 방사선, 또는 적외선(infrared; IR) 방사선을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 하나 이상의 선택된 파장의 광을 포함할 수도 있다. 조명 소스(102)는 임의의 범위의 선택된 파장을 포함하는 조명 빔(104)을 추가로 생성할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 튜닝 가능한 스펙트럼을 갖는 조명 빔(104)을 생성하기 위해 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 소스를 포함할 수도 있다.In one embodiment, imaging device 100 includes an illumination source 102 for generating an illumination beam 104. The illumination beam 104 includes vacuum ultraviolet radiation (VUV), deep ultraviolet radiation (DUV), ultraviolet (UV) radiation, visible radiation, or infrared (IR) radiation. However, it may also include, but is not limited to, light of one or more selected wavelengths. Illumination source 102 may further produce an illumination beam 104 comprising a random range of selected wavelengths. In another embodiment, illumination source 102 may include a spectrally tunable illumination source to generate illumination beam 104 with a tunable spectrum.

조명 소스(102)는 임의의 시간 프로파일을 갖는 조명 빔(104)을 추가로 생성할 수도 있다. 예를 들면, 조명 소스(102)에 의해 생성되는 조명 빔(104)은 연속 프로파일, 펄스식 프로파일, 또는 변조된 프로파일을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 조명 빔(104)은 자유 공간 전파 또는 유도된 광(guided light)(예를 들면, 광섬유, 광 파이프, 또는 등등)을 통해 조명 소스(102)로부터 전달될 수도 있다.Illumination source 102 may further produce an illumination beam 104 with an arbitrary temporal profile. For example, the illumination beam 104 produced by the illumination source 102 may include a continuous profile, a pulsed profile, or a modulated profile. Additionally, the illumination beam 104 may be delivered from the illumination source 102 via free space propagation or guided light (eg, optical fiber, light pipe, or the like).

다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 조명 통로(illumination pathway; 108)를 통해 조명 빔(104)을 샘플(106)로 지향시킨다. 다른 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는 조명 빔(104)을 샘플(106) 상으로 집속하기 위한 대물 렌즈(114)를 포함한다.In another embodiment, illumination source 102 directs an illumination beam 104 to sample 106 through an illumination pathway 108. In another embodiment, imaging device 100 includes an objective lens 114 for focusing the illumination beam 104 onto the sample 106.

조명 통로(108)는, 조명 빔(104)을 수정 및/또는 컨디셔닝하는 데 적절한 하나 이상의 렌즈(110) 또는 추가적인 광학 컴포넌트(112)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 광학 컴포넌트(112)는, 하나 이상의 편광기(polarizer), 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터(beam splitter), 하나 이상의 확산기, 하나 이상의 균질기(homogenizer), 하나 이상의 아포다이저(apodizer), 또는 하나 이상의 빔 성형기(beam shaper)를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 다른 예로서, 하나 이상의 광학 컴포넌트(112)는, 샘플(106)에 대한 조명의 각도를 제어하기 위한 어퍼쳐 조리개 및/또는 샘플(106)에 대한 조명의 공간적 범위를 제어하기 위한 시야 조리개를 포함할 수도 있다. 하나의 인스턴스에서, 조명 통로(108)는, 샘플의 텔레센트릭 조명을 제공하기 위해 대물 렌즈(114)의 후방 초점 평면에 대한 평면 켤레(plane conjugate)에 위치되는 어퍼쳐 조리개를 포함한다. 다른 실시형태에서, 샘플(106)은 샘플 스테이지(116) 상에 배치된다. 샘플 스테이지(116)는 이미징 디바이스(100) 내에 샘플(106)을 배치하기에 적절한 임의의 디바이스를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 샘플 스테이지(116)는, 선형 병진 스테이지, 회전 스테이지, 팁/틸트(tip/tilt) 스테이지 또는 등등의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.Illumination passageway 108 may include one or more lenses 110 or additional optical components 112 suitable for modifying and/or conditioning the illumination beam 104. For example, one or more optical components 112 may include one or more polarizers, one or more filters, one or more beam splitters, one or more diffusers, one or more homogenizers, and one or more apodizers. It may include, but is not limited to, an apodizer, or one or more beam shapers. As another example, one or more optical components 112 include an aperture stop to control the angle of illumination to sample 106 and/or a field of view stop to control the spatial extent of illumination to sample 106. You may. In one instance, illumination path 108 includes an aperture stop positioned in a plane conjugate to the rear focal plane of objective lens 114 to provide telecentric illumination of the sample. In another embodiment, sample 106 is placed on sample stage 116. Sample stage 116 may include any device suitable for positioning sample 106 within imaging device 100. For example, sample stage 116 may include any combination of a linear translation stage, a rotation stage, a tip/tilt stage, or the like.

다른 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는, 수집 통로(120)를 통해 샘플(106)로부터 방출되는 방사선을 캡쳐하도록 구성되는 검출기(118)를 포함한다. 예를 들면, 수집 통로(120)는, 수집 렌즈(예를 들면, 도 1에서 예시되는 바와 같은 대물 렌즈(114)) 또는 하나 이상의 추가적인 수집 통로 렌즈(122)를 포함할 수도 있지만, 그러나 그들을 반드시 포함할 필요는 없다. 다른 예로서, 검출기(118)는 (예를 들면, 미러 반사(specular reflection), 확산 반사, 및 등등을 통해) 샘플(106)로부터 반사되는 또는 산란되는 방사선을 수신할 수도 있다. 다른 예로서, 검출기(118)는 샘플(106)에 의해 생성되는 방사선(예를 들면, 조명 빔(104)의 흡수와 관련되는 루미네선스, 또는 등등)을 수신할 수도 있다.In another embodiment, imaging device 100 includes a detector 118 configured to capture radiation emitted from sample 106 through collection passage 120. For example, collection passageway 120 may include a collection lens (e.g., objective lens 114 as illustrated in Figure 1) or one or more additional collection passageway lenses 122, but they do not necessarily There is no need to include it. As another example, detector 118 may receive reflected or scattered radiation from sample 106 (eg, via specular reflection, diffuse reflection, and the like). As another example, detector 118 may receive radiation produced by sample 106 (e.g., luminescence associated with absorption of illumination beam 104, or the like).

검출기(118)는 샘플(106)로부터 수신되는 조명을 측정하기에 적절한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 광학 검출기를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 검출기(118)는, CCD 검출기, TDI 검출기, 광전증배관(photomultiplier tube; PMT), 애벌란시 포토다이오드(avalanche photodiode; APD), 또는 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 검출기(118)는 샘플(106)로부터 방출되는 방사선의 파장을 식별하기에 적절한 분광학 검출기(spectroscopic detector)를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는 (예를 들면, 이미징 디바이스(100)에 의한 다수의 계측 측정을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 빔스플리터에 의해 생성되는 다중 빔 경로와 관련되는) 다수의 검출기(118)를 포함할 수도 있다.Detector 118 may include any type of optical detector known in the art suitable for measuring illumination received from sample 106. For example, detector 118 may include, but is not limited to, a CCD detector, a TDI detector, a photomultiplier tube (PMT), an avalanche photodiode (APD), or the like. does not In other embodiments, detector 118 may include a spectroscopic detector suitable for identifying the wavelength of radiation emitted from sample 106. In another embodiment, imaging device 100 includes multiple detectors (e.g., associated with multiple beam paths generated by one or more beamsplitters to facilitate multiple metrology measurements by imaging device 100). It may also include (118).

수집 통로(120)는, 하나 이상의 수집 통로 렌즈(122), 하나 이상의 필터, 하나 이상의 편광기, 또는 하나 이상의 빔 블록을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 대물 렌즈(114)에 의해 수집되는 조명을 지향 및/또는 수정하기 위한 임의의 수의 광학 엘리먼트를 더 포함할 수도 있다. 추가적으로, 수집 통로(120)는 검출기(118) 상으로 이미지화되는 샘플의 공간적 범위를 제어하기 위한 시야 조리개 또는 검출기(118) 상에 이미지를 생성하기 위해 사용되는 샘플로부터의 조명의 각도 범위를 제어하기 위한 어퍼쳐 조리개를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 수집 통로(120)는, 샘플의 텔레센트릭 이미징을 제공하기 위해 대물 렌즈(114)의 광학 엘리먼트의 후방 초점 평면에 대한 평면 켤레에 위치되는 어퍼쳐 조리개를 포함한다.Collection passage 120 is configured to collect illumination by objective lens 114, including but not limited to one or more collection passage lenses 122, one or more filters, one or more polarizers, or one or more beam blocks. It may further include any number of optical elements for directing and/or modifying. Additionally, collection passage 120 may be configured to control the field of view aperture for controlling the spatial extent of the sample imaged onto detector 118 or the angular extent of illumination from the sample used to generate an image on detector 118. It may also include an aperture aperture for In another embodiment, collection passage 120 includes an aperture stop located in a plane conjugate to the rear focal plane of the optical element of objective lens 114 to provide telecentric imaging of the sample.

하나의 실시형태에서, 도 1에서 예시되는 바와 같이, 이미징 디바이스(100)은, 대물 렌즈(114)가 조명 빔(104)을 샘플(106)로 동시에 지향시킬 수도 있고 샘플(106)로부터 방출되는 방사선을 수집할 수도 있도록 배향되는 빔스플리터(124)를 포함한다. 이와 관련하여, 이미징 디바이스(100)는 에피 조명 모드(epi-illumination mode)에서 구성될 수도 있다.In one embodiment, as illustrated in FIG. 1 , imaging device 100 may have objective lens 114 simultaneously direct illumination beam 104 to sample 106 and emit light from sample 106 . It includes a beam splitter 124 that is oriented to collect radiation. In this regard, imaging device 100 may be configured in epi-illumination mode.

다른 실시형태에서, 샘플(106)에 대한 조명 빔(104)의 입사각은 조정 가능하다. 예를 들면, 빔스플리터(124) 및 대물 렌즈(114)를 통한 조명 빔(104)의 경로는, 샘플(106)에 대한 조명 빔(104)의 입사각을 제어하도록 조정될 수도 있다. 이와 관련하여, 조명 빔(104)은, 조명 빔(104)이 샘플(106)에 대한 수직 입사각을 가지도록, 빔스플리터(124) 및 대물 렌즈(114)를 통과하는 공칭 경로(nominal path)를 가질 수도 있다. 다른 예로서, 샘플(106)에 대한 조명 빔(104)의 입사각은 (예를 들면, 회전 가능한 미러, 공간적 광 변조기, 자유 형태 조명 소스, 또는 등등에 의해) 빔스플리터(124)에 대한 조명 빔(104)의 위치 및/또는 각도를 수정하는 것에 의해 제어될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 하나 이상의 조명 빔(104)을 비스듬히(예를 들면, 조각(glancing angle), 45 도 각도, 또는 등등) 샘플(106)로 지향시킨다.In other embodiments, the angle of incidence of the illumination beam 104 relative to the sample 106 is adjustable. For example, the path of illumination beam 104 through beamsplitter 124 and objective lens 114 may be adjusted to control the angle of incidence of illumination beam 104 with respect to sample 106. In this regard, illumination beam 104 follows a nominal path through beamsplitter 124 and objective lens 114 such that illumination beam 104 has a normal angle of incidence with respect to sample 106. You can have it. As another example, the angle of incidence of the illumination beam 104 with respect to the sample 106 can be adjusted (e.g., by a rotatable mirror, spatial light modulator, freeform illumination source, etc.) to adjust the illumination beam to the beamsplitter 124. It may also be controlled by modifying the position and/or angle of 104. In another embodiment, illumination source 102 directs one or more illumination beams 104 at an angle (e.g., glancing angle, 45 degree angle, or the like) at sample 106.

다른 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는 컨트롤러(126)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 컨트롤러(126)는, 메모리 매체(130) 상에 유지되는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서(128)를 포함한다. 이와 관련하여, 컨트롤러(126)의 하나 이상의 프로세서(128)는, 본 개시 전반에 걸쳐 설명되는 다양한 프로세스 단계 중 임의의 것을 실행할 수도 있다. 게다가, 컨트롤러(126)는, 계측 데이터(예를 들면, 정렬 측정 결과, 타겟의 이미지, 동공(pupil) 이미지, 및 등등) 또는 계측 메트릭(예를 들면, 정밀도, 툴 유도 시프트, 감도, 회절 효율성, 및 등등)을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 데이터를 수신하도록 구성될 수도 있다.In another embodiment, imaging device 100 includes controller 126. In another embodiment, controller 126 includes one or more processors 128 configured to execute program instructions maintained on memory medium 130. In this regard, one or more processors 128 of controller 126 may execute any of the various process steps described throughout this disclosure. Additionally, the controller 126 may provide metrology data (e.g., alignment measurement results, images of targets, pupil images, and the like) or metrology metrics (e.g., precision, tool induced shift, sensitivity, diffraction efficiency, etc.). , and etc.) may be configured to receive data including, but not limited to.

컨트롤러(126)의 하나 이상의 프로세서(128)는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 프로세싱 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(128)는 알고리즘 및/또는 명령어를 실행하도록 구성되는 임의의 마이크로프로세서 타입 디바이스를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서(128)는, 본 개시의 전반에 걸쳐 설명되는 바와 같이, 이미징 디바이스(100)를 동작시키도록 구성되는 프로그램을 실행하도록 구성되는 데스크탑 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 임의의 다른 컴퓨터 시스템(예를 들면, 네트워크형 컴퓨터)으로 구성될 수도 있다. 용어 "프로세서"는, 비일시적 메모리 매체(130)로부터의 프로그램 명령어를 실행하는 하나 이상의 프로세싱 엘리먼트를 구비하는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광의적으로 정의될 수도 있다는 것이 또한 인식된다. 게다가, 본 개시의 전반에 걸쳐 설명되는 단계는 단일의 컨트롤러(126)에 의해, 또는 대안적으로는, 다수의 컨트롤러(126)에 의해 수행될 수도 있다. 추가적으로, 컨트롤러(126)는 공통 하우징 내에 또는 다수의 하우징 내에 수용되는 하나 이상의 컨트롤러를 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로, 임의의 컨트롤러 또는 컨트롤러의 조합은 이미징 디바이스(100)에 통합하기에 적절한 모듈로서 개별적으로 패키징될 수도 있다. 게다가, 컨트롤러(126)는 검출기(118)로부터 수신되는 데이터를 분석할 수도 있고 그 데이터를 이미징 디바이스(100) 내의 또는 이미징 디바이스(100) 외부의 추가 컴포넌트에 공급할 수도 있다.One or more processors 128 of controller 126 may include any processing elements known in the art. In this sense, one or more processors 128 may include any microprocessor type device configured to execute algorithms and/or instructions. In one embodiment, one or more processors 128 are configured to execute a program configured to operate imaging device 100, as described throughout this disclosure, such as a desktop computer, a mainframe computer system, or It may consist of a workstation, an imaging computer, a parallel processor, or any other computer system (e.g., a networked computer). It is also recognized that the term “processor” may be defined broadly to encompass any device having one or more processing elements that execute program instructions from non-transitory memory medium 130. Additionally, the steps described throughout this disclosure may be performed by a single controller 126, or alternatively, by multiple controllers 126. Additionally, controller 126 may include one or more controllers housed within a common housing or within multiple housings. In this way, any controller or combination of controllers may be individually packaged as a module suitable for integration into imaging device 100. Additionally, controller 126 may analyze data received from detector 118 and provide that data to additional components within imaging device 100 or external to imaging device 100.

메모리 매체(130)는 관련된 하나 이상의 프로세서(128)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 저장하기에 적절한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 저장 매체를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 메모리 매체(130)는 비일시적 메모리 매체를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 메모리 매체(130)는, 리드 온리 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들면, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 및 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 메모리 매체(130)는 하나 이상의 프로세서(128)와 함께 공통 컨트롤러 하우징에 수용될 수도 있다는 것을 또한 유의한다. 하나의 실시형태에서, 메모리 매체(130)는, 하나 이상의 프로세서(128) 및 컨트롤러(126)의 물리적 위치와 관련하여 원격으로 위치될 수도 있다. 예를 들면, 컨트롤러(126)의 하나 이상의 프로세서(128)는, 네트워크(예를 들면, 인터넷, 인트라넷 및 등등)를 통해 액세스 가능한 원격 메모리(예를 들면, 서버)에 액세스할 수도 있다. 따라서, 상기 언급된 설명은 본 발명에 대한 제한으로서 해석되어선 안되며 단지 예시로서 해석되어야 한다.Memory medium 130 may include any storage medium known in the art suitable for storing program instructions executable by an associated one or more processors 128. For example, memory medium 130 may include a non-transitory memory medium. As another example, memory media 130 may include, but is not limited to, read only memory, random access memory, magnetic or optical memory devices (e.g., disks), magnetic tape, solid state drives, and the like. It doesn't work. It is also noted that memory medium 130 may be housed in a common controller housing with one or more processors 128. In one embodiment, memory medium 130 may be located remotely relative to the physical location of one or more processors 128 and controller 126. For example, one or more processors 128 of controller 126 may access remote memory (e.g., a server) accessible via a network (e.g., Internet, intranet, etc.). Accordingly, the above-mentioned description should not be construed as a limitation on the present invention, but rather as an example only.

다른 실시형태에서, 컨트롤러(126)는 레이어 고유의 계측 구성 정보를 제공하기 위해 이미징 디바이스(100)의 하나 이상의 엘리먼트에 통신 가능하게 커플링된다. 예를 들면, 컨트롤러(126)는, 샘플에 입사되는 조명의 스펙트럼을 제어하기 위해 조명 소스(102)에, 검출기(118)에 의해 캡쳐되는 샘플로부터의 방사선 및/또는 조명 빔(104)을 조작하기 위해 하나 이상의 조리개에, 검출 파라미터를 수정하기 위해 검출기(118)에, 또는 이미징 디바이스(100) 내의 샘플(106)의 위치를 조정하기 위해 샘플 스테이지(116)에 통신 가능하게 커플링될 수도 있지만, 그러나 반드시 커플링될 필요는 없다.In another embodiment, controller 126 is communicatively coupled to one or more elements of imaging device 100 to provide layer-specific metrology configuration information. For example, the controller 126 may manipulate the illumination beam 104 and/or radiation from the sample captured by the detector 118 at the illumination source 102 to control the spectrum of illumination incident on the sample. may be communicatively coupled to one or more apertures to , but not necessarily coupled.

하나의 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은 샘플(106)에 입사하는 조명의 레이어 고유의 스펙트럼을 포함한다. 따라서, 조명 소스(102)는 계측을 위해 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 제공하기 위해 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 소스로서 구성될 수도 있다. 본원에서, 조명 소스(102)는 조명의 소스 및 조명 소스로부터의 조명을 컨디셔닝하기 위한 임의의 수의 추가 컴포넌트를 포함할 수도 있다는 것이 인식된다. 게다가, 추가 컴포넌트는 조명 소스(102)와 공통 컨테이너를 공유할 수도 있거나 또는 이미징 디바이스(100) 안으로 통합될 수도 있다.In one embodiment, the layer-specific imaging configuration includes a layer-specific spectrum of illumination incident on sample 106. Accordingly, illumination source 102 may be configured as a spectrally tunable illumination source to provide a layer-specific illumination spectrum for metrology. It is recognized herein that illumination source 102 may include a source of illumination and any number of additional components for conditioning illumination from the illumination source. Additionally, additional components may share a common container with illumination source 102 or may be integrated into imaging device 100.

도 2a 내지 도 2c는, 본 개시의 실시형태에 따른, 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 소스를 예시한다.2A-2C illustrate a spectrally tunable illumination source, according to an embodiment of the present disclosure.

도 2a는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 소스(102)의 개념도이다. 하나의 실시형태에서, 조명 소스(102)는 넓은 스펙트럼(예를 들면, 조명의 파장의 범위)을 갖는 광대역 소스(202) 및 광대역 소스(202)의 스펙트럼을 필터링하여 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 생성하기 위한 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 조명 빔(104)의 전력을 조정하기 위해 중성 밀도 필터(neutral density filter)(206)(예를 들면, 파장 독립적 필터)를 포함한다. 중성 밀도 필터(206)는, 편광기와 커플링되는 편광 회전자(polarization rotator), 고정된 광학 밀도를 갖는 하나 이상의 필터, 또는 필터에 걸친 위치의 함수로서 변하는 광학 밀도를 갖는 그래디언트 필터(gradient filter)와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 파장 독립적 필터를 포함할 수도 있다. 게다가, 중성 밀도 필터(206)는, 중성 밀도 필터(206)의 투과율을 선택적으로 수정하기 위한 필터 제어 디바이스(208)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 필터 제어 디바이스(208)는, 편광기보다 앞서 조명 빔(104)의 편광을 선택적으로 조정하기 위한 조정 가능한 편광 회전자, (예를 들면, 도 2a에서 예시되는 바와 같이) 조명 빔(104)의 경로에 여러 필터 중 하나를 선택적으로 배치하기 위한 필터 휠(filter wheel), 또는 그래디언트 필터를 선택적으로 배치하기 위한 병진 디바이스(예를 들면, 회전 디바이스, 선형 병진 디바이스, 또는 등등)를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.FIG. 2A is a conceptual diagram of a spectrally tunable illumination source 102, according to one or more embodiments of the present disclosure. In one embodiment, the illumination source 102 is a broadband source 202 that has a broad spectrum (e.g., a range of wavelengths of illumination) and filters the spectrum of the broadband source 202 to create a layer-specific illumination spectrum. It includes a tunable spectral filter 204 for: In another embodiment, illumination source 102 includes a neutral density filter 206 (e.g., a wavelength independent filter) to adjust the power of illumination beam 104. Neutral density filter 206 may be a polarization rotator coupled to a polarizer, one or more filters with a fixed optical density, or a gradient filter with an optical density that varies as a function of position across the filter. It may also include any type of wavelength independent filter known in the art, such as, but not limited to, these. Additionally, neutral density filter 206 may include a filter control device 208 to selectively modify the transmission of neutral density filter 206. For example, the filter control device 208 may include an adjustable polarization rotator for selectively adjusting the polarization of the illumination beam 104 ahead of the polarizer (e.g., as illustrated in FIG. 2A ). 104) includes a filter wheel for selectively placing one of several filters in the path, or a translation device (e.g., a rotation device, a linear translation device, or the like) for selectively placing a gradient filter. You may, but are not limited to these.

광대역 소스(202)는 계측을 위한 일정 범위의 파장을 갖는 조명 빔(104)을 제공하기에 적절한 조명의 임의의 소스를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 광대역 소스(202)는 레이저 소스이다. 예를 들면, 광대역 소스(202)는, 광대역 레이저 소스, 슈퍼컨티늄 레이저 소스(supercontinuum laser source), 백색광 레이저 소스, 또는 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 광대역 소스(202)는, 높은 가간섭성(coherence)(예를 들면, 높은 공간적 가간섭성 및/또는 시간적 가간섭성)을 갖는 조명 빔(104)을 제공할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 광대역 소스(202)는 레이저 지속 플라즈마(laser-sustained plasma; LSP) 소스를 포함한다. 예를 들면, 광대역 소스(202)는, LSP 램프, LSP 전구, 또는 레이저 소스에 의해 플라즈마 상태로 여기될 때 광대역 조명을 방출할 수도 있는 하나 이상의 엘리먼트를 포함하기에 적절한 LSP 챔버를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 광대역 소스(202)는 램프 소스를 포함한다. 예를 들면, 광대역 소스(202)는, 아크 램프, 방전 램프, 무전극 램프, 또는 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 광대역 소스(202)는 낮은 가간섭성(예를 들면, 낮은 공간적 가간섭성 및/또는 시간적 가간섭성)을 갖는 조명 빔(104)을 제공할 수도 있다.Broadband source 202 may include any source of illumination suitable to provide an illumination beam 104 with a range of wavelengths for metrology. In one embodiment, broadband source 202 is a laser source. For example, broadband source 202 may include, but is not limited to, a broadband laser source, a supercontinuum laser source, a white light laser source, or the like. In this regard, the broadband source 202 may provide an illumination beam 104 with high coherence (eg, high spatial coherence and/or temporal coherence). In another embodiment, broadband source 202 includes a laser-sustained plasma (LSP) source. For example, the broadband source 202 may include an LSP lamp, an LSP bulb, or an LSP chamber suitable for containing one or more elements that may emit broadband illumination when excited into a plasma state by a laser source. , but is not limited to these. In another embodiment, broadband source 202 includes a lamp source. For example, broadband source 202 may include, but is not limited to, an arc lamp, a discharge lamp, an electrodeless lamp, or the like. In this regard, the broadband source 202 may provide an illumination beam 104 with low coherence (eg, low spatial coherence and/or temporal coherence).

튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 다른 것에 비해 엄선된 파장의 스펙트럼 전력을 감소시키는 것에 의해 입사 조명(예를 들면, 광대역 소스(202)에 의해 생성되는 조명 빔(104))의 스펙트럼을 수정할 수도 있다. 따라서, 스펙트럼 필터의 스펙트럼 투과율은, 조명의 투과율을 파장의 함수(예를 들면, 0 % 내지 100 %, 0 내지 1, 또는 등등)로서 설명할 수도 있다. 투과율은 투과 및/또는 반사를 통해 필터에 의해 통과되는 조명을 지칭할 수도 있다는 것을 유의한다. 통상적인 스펙트럼 필터는, 스펙트럼 콘텐츠가 공간적으로 분포되는 렌즈 푸리에 평면에 위치되는 하나 이상의 공간 필터 또는 하나 이상의 파장 의존 필터를 포함할 수도 있지만, 그러나 반드시 포함할 필요는 없다. 게다가, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는 임의의 분포에 따라 스펙트럼 투과율을 수정할 수도 있다. 예를 들면, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 컷오프 파장 이상의 파장을 감쇠시키기 위한 저역 통과 필터(low-pass filter), 컷오프 파장 아래의 파장을 감쇠시키기 위한 고역 통과 필터(high-pass filter), 조명의 정의된 스펙트럼 대역폭을 통과시키고 파장의 엄선된 대역 밖의 파장을 감쇠시키기 위한 대역 통과 필터(band-pass filter), 파장의 엄선된 대역 내의 파장을 감쇠시키기 위한 대역 제거 필터(band-reject filter), 맞춤된 스펙트럼 투과율 분포를 갖는 필터, 또는 등등을 포함할 수도 있다.Tunable spectral filter 204 may modify the spectrum of incident illumination (e.g., illumination beam 104 produced by broadband source 202) by reducing the spectral power of selected wavelengths relative to others. there is. Accordingly, the spectral transmittance of a spectral filter may describe the transmittance of illumination as a function of wavelength (e.g., 0% to 100%, 0 to 1, etc.). Note that transmittance may refer to the light that passes by a filter through transmission and/or reflection. A typical spectral filter may, but need not, include one or more spatial filters or one or more wavelength-dependent filters located in the lens Fourier plane where the spectral content is spatially distributed. Additionally, tunable spectral filter 204 may modify the spectral transmittance according to an arbitrary distribution. For example, the tunable spectral filter 204 may include a low-pass filter to attenuate wavelengths above the cutoff wavelength, a high-pass filter to attenuate wavelengths below the cutoff wavelength, A band-pass filter to pass a defined spectral bandwidth of the light and attenuate wavelengths outside a selected band of wavelengths, and a band-reject filter to attenuate wavelengths within a selected band of wavelengths. , filters with tailored spectral transmittance distributions, or the like.

튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는 광대역 소스(202)의 스펙트럼을 필터링하기에 적절한 임의의 타입의 디바이스를 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는 튜닝 가능한 스펙트럼 투과율을 갖는 하나 이상의 필터를 포함한다. 이와 관련하여, 조명 빔(104)의 경로에서의 튜닝 가능한 필터의 스펙트럼 투과율은, 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 제공하도록 선택적으로 수정될 수도 있다. 예를 들면, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 유전체 재료의 하나 이상의 적층된 레이어로부터 형성되는 박막 튜닝 가능 필터(thin film tunable filter)를 포함할 수도 있지만, 그러나 반드시 포함할 필요는 없다. 게다가, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는 반사성 스펙트럼 필터 또는 투과성 스펙트럼 필터를 포함할 수도 있다. 또한, 스펙트럼 필터는 단일의 광학 엘리먼트 또는 광학 엘리먼트의 조합으로부터 형성될 수도 있다.Tunable spectral filter 204 may include any type of device suitable for filtering the spectrum of broadband source 202. In one embodiment, tunable spectral filter 204 includes one or more filters with tunable spectral transmission. In this regard, the spectral transmission of the tunable filter in the path of the illumination beam 104 may be selectively modified to provide a layer-specific illumination spectrum. For example, tunable spectral filter 204 may, but need not, include a thin film tunable filter formed from one or more stacked layers of dielectric material. Additionally, tunable spectral filter 204 may include a reflective spectral filter or a transmissive spectral filter. Additionally, spectral filters may be formed from a single optical element or a combination of optical elements.

다른 실시형태에서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는 방위 의존 스펙트럼 투과율을 갖는 하나 이상의 컴포넌트를 포함한다. 예를 들면, 도 2a에서 예시되는 바와 같이, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 필터에 걸쳐(예를 들면, 선형적으로) 변하는 위치 감지 컷오프 파장을 갖는 하나 이상의 에지 필터(예를 들면, 에지 필터(204a), 에지 필터(204b))를 포함할 수도 있다. 따라서, 레이어 고유의 조명 스펙트럼은, (예를 들면, 컨트롤러(126)를 통한) 조명 빔(104)의 경로와 관련하여 에지 필터(204a, 204b)의 위치를 조정하는 것에 의해 획득될 수도 있다. 다른 예로서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 각도적으로 튜닝 가능한 필터 상에서 조명 빔(104)의 입사각을 선택적으로 수정하기 위해 회전 디바이스에 커플링되는 각도적으로 튜닝 가능한 필터를 포함할 수도 있다.In another embodiment, tunable spectral filter 204 includes one or more components with orientation dependent spectral transmission. For example, as illustrated in FIG. 2A, tunable spectral filter 204 may include one or more edge filters (e.g., edge filters) with position sensing cutoff wavelengths that vary (e.g., linearly) across the filter. It may also include a filter 204a and an edge filter 204b. Accordingly, a layer-specific illumination spectrum may be obtained by adjusting the position of edge filters 204a and 204b relative to the path of illumination beam 104 (e.g., via controller 126). As another example, the tunable spectral filter 204 may include an angularly tunable filter coupled to a rotation device to selectively modify the angle of incidence of the illumination beam 104 on the angularly tunable filter. .

다른 실시형태에서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 고정된 스펙트럼 투과율을 갖는 하나 이상의 필터 및 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 제공하기 위해 조명 빔(104)의 경로에 필터를 선택적으로 삽입하기 위한 필터 삽입 디바이스를 포함한다. 필터 삽입 디바이스는 조명 빔(104)의 경로에 필터를 선택적으로 삽입하기에 적절한 엘리먼트의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 필터 삽입 디바이스는, 필터 휠 또는 플리퍼 디바이스(flipper device)와 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 하나 이상의 필터를 조명 빔(104)의 경로 안으로 선택적으로 회전시키기 위한 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 필터 삽입 디바이스는, 선형적으로 병진 가능한 스테이지에 부착되는 하나 이상의 필터를 고정하기 위한 마운트와 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는, 하나 이상의 필터를 조명 빔(104)의 경로 안으로 선형적으로 병진시키기 위한 컴포넌트를 포함할 수도 있다.In another embodiment, the tunable spectral filter 204 may include one or more filters having a fixed spectral transmittance and a filter insertion for selectively inserting a filter in the path of the illumination beam 104 to provide a layer-specific illumination spectrum. Includes devices. A filter insertion device may include any combination of elements suitable for selectively inserting a filter into the path of the illumination beam 104. For example, the filter insertion device may include components for selectively rotating one or more filters into the path of the illumination beam 104, such as, but not limited to, a filter wheel or flipper device. there is. As another example, a filter insertion device may linearly insert one or more filters into the path of the illumination beam 104, such as, but not limited to, a mount for securing one or more filters attached to a linearly translatable stage. It may also include components for translation.

다른 실시형태에서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는 광대역 소스(202)의 스펙트럼을 수정하기 위해 공간 필터와 커플링되는 적어도 하나의 분산 엘리먼트를 포함한다. 도 2b는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 광대역 소스(202) 및 광대역 소스(202)의 스펙트럼을 선택적으로 필터링하기 위한 더블 모노크로메이터를 포함하는 조명 소스(102)의 개념도이다. 더블 모노크로메이터를 사용하는 광대역 광원의 스펙트럼 튜닝을 위한 시스템 및 방법은, 2016년 10월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/339,312호에서 일반적으로 설명되는데, 이 특허 출원은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다. 하나의 실시형태에서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 광대역 소스(202)로부터의 조명에 스펙트럼 분산을 도입하기 위한 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210), 광대역 소스(202)로부터의 조명의 스펙트럼이 초점 평면(214)에 걸쳐 공간적으로 분산될 수도 있도록 광대역 소스(202)로부터의 공간적으로 분산된 조명을 초점 평면(214)에 집속시키기 위한 제1 광학 엘리먼트(212)(예를 들면, 하나 이상의 렌즈, 또는 등등), 초점 평면에서의 스펙트럼의 분포에 기초하여 광대역 소스(202)로부터의 조명을 필터링하기 위한 공간 필터링 엘리먼트(216), 공간 필터링 엘리먼트(216)에 의해 전달되는 공간적으로 분산된 조명을 수집하기 위한 제2 광학 엘리먼트(218)(예를 들면, 하나 이상의 렌즈, 또는 등등), 및 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)에 의해 도입되는 분산을 제거하여 조명 빔(104)을 생성하기 위한 제2 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(220)를 포함한다.In another embodiment, tunable spectral filter 204 includes at least one dispersive element coupled with a spatial filter to modify the spectrum of broadband source 202. FIG. 2B is a conceptual diagram of an illumination source 102 including a broadband source 202 and a double monochromator for selectively filtering the spectrum of the broadband source 202, according to one or more embodiments of the present disclosure. A system and method for spectral tuning of a broadband light source using a double monochromator is generally described in U.S. Patent Application No. 15/339,312, filed October 31, 2016, which patent application is incorporated by reference. The entirety is incorporated into this institution. In one embodiment, the tunable spectral filter 204 includes a first tunable dispersion element 210 for introducing spectral dispersion into the illumination from the broadband source 202, the spectral dispersion of the illumination from the broadband source 202. A first optical element 212 (e.g., one or more lens, or the like), a spatial filtering element 216 for filtering the illumination from a broadband source 202 based on the distribution of the spectrum in the focal plane, and spatially distributed illumination delivered by the spatial filtering element 216. a second optical element 218 (e.g., one or more lenses, etc.) for collecting, and removing the dispersion introduced by the first tunable dispersing element 210 to produce an illumination beam 104. It includes a second tunable dispersion element 220 for.

예를 들면, 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)는, 광대역 소스(202)로부터의 조명의 스펙트럼이 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)의 초점 포인트에서 빔 프로파일에 걸쳐 공간적으로 분산될 수도 있도록, 광대역 소스(202)로부터의 조명을 공간적으로 분산시킬 수도 있다. 공간 필터링 엘리먼트(216)는 광대역 소스(202)로부터의 조명의 일부를 선택적으로 통과시킬 수도 있거나 또는 차단할 수도 있다. 이와 관련하여, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)의 스펙트럼 투과율은, 공간 필터링 엘리먼트(216)의 공간 투과율과 관련될 수도 있다. 예를 들면, 도 2b에서 예시되는 바와 같이, 광대역 소스(202)로부터의 조명은, 3 개의 파장 성분(λ1, λ2 및 λ3)을 포함할 수도 있고, 공간 필터링 엘리먼트(216)는 λ2를 선택적으로 통과시켜 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 형성할 수도 있다. 게다가, 제2 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(220)는, 광대역 소스(202)로부터의 조명의 스펙트럼이 빔 프로파일에 걸쳐 더 이상 공간적으로 분포되지 않도록, 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)에 의해 도입되며 제2 광학 엘리먼트(218)에 의해 수집되는 스펙트럼 분산을 제거할 수도 있다. 예를 들면, 제2 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(220)의 분산은 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)의 분산에 대응하도록 동적으로 조정되어 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)에 의해 도입되는 분산을 제거할 수도 있다. 따라서, 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)는, 추가적인 빔 특성(예를 들면, 발산 각도, 또는 등등)을 수정하지 않고도 광대역 소스(202)로부터의 조명의 스펙트럼 콘텐츠를 필터링할 수도 있다.For example, the first tunable dispersive element 210 may be configured such that the spectrum of illumination from the broadband source 202 may be spatially distributed across the beam profile at the focal point of the first tunable dispersive element 210. Illumination from broadband source 202 may be spatially distributed. Spatial filtering element 216 may selectively pass or block a portion of the illumination from broadband source 202. In this regard, the spectral transmission of tunable spectral filter 204 may be related to the spatial transmission of spatial filtering element 216. For example, as illustrated in FIG. 2B, illumination from broadband source 202 may include three wavelength components (λ 1 , λ 2 and λ 3 ), and spatial filtering element 216 may provide λ 2 can be selectively passed to form a layer-specific lighting spectrum. Furthermore, the second tunable dispersive element 220 is introduced by the first tunable dispersive element 210 such that the spectrum of the illumination from the broadband source 202 is no longer spatially distributed across the beam profile. The spectral dispersion collected by the two optical elements 218 may be removed. For example, the dispersion of the second tunable dispersion element 220 can be dynamically adjusted to correspond to the dispersion of the first tunable dispersion element 210 to eliminate the dispersion introduced by the first tunable dispersion element 210. You may. Accordingly, tunable spectral filter 204 may filter the spectral content of illumination from broadband source 202 without modifying additional beam characteristics (eg, divergence angle, or the like).

분산 엘리먼트(예를 들면, 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210) 또는 제2 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(220))는 광대역 소스(202)로부터의 조명 안으로 스펙트럼 분산을 도입하기에 적절한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 분산 엘리먼트일 수도 있다. 예를 들면, 분산 엘리먼트는, 회절 또는 굴절과 같은 임의의 메커니즘을 통해 광대역 소스(202)로부터의 조명 안으로의 분산을 수정할 수도 있다. 게다가, 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)는 투과성 및/또는 반사성 광학 엘리먼트로부터 형성될 수도 있다. 하나의 인스턴스에서, 제1 튜닝 가능한 분산 엘리먼트(210)는 동적으로 생성되는 회절 격자(예를 들면, 음향-광학 변조기, 또는 등등)를 포함한다. 이와 관련하여, 회절 격자는 기판 재료(예를 들면, 투명 광학 재료)에서 동적으로 생성될 수도 있다. 게다가, 동적으로 생성되는 회절 격자의 물리적 특성을 조정하는 것에 의해 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(204)를 튜닝하기 위해 분산은 동적으로 수정될 수도 있다. 예를 들면, 동적으로 생성되는 회절 격자의 주기 또는 변조 깊이는 분산의 값(예를 들면, 조명의 특정한 파장이 회절되는 각도)을 제어하도록 (예를 들면, 컨트롤러(126)를 통해) 조정될 수도 있다. 다른 예로서, 동적으로 생성되는 회절 격자의 변조 깊이는 분산의 효율성(예를 들면, 조명의 특정한 파장이 회절되는 효율성 값)을 제어하도록 (예를 들면, 컨트롤러(126)를 통해) 조정될 수도 있다.Dispersing elements (e.g., first tunable dispersing element 210 or second tunable dispersing element 220) are known in the art suitable for introducing spectral dispersion into the illumination from broadband source 202. It may be any type of distributed element. For example, the dispersing element may modify the dispersion into the illumination from the broadband source 202 through any mechanism, such as diffraction or refraction. Additionally, the first tunable dispersing element 210 may be formed from transmissive and/or reflective optical elements. In one instance, the first tunable dispersing element 210 includes a dynamically generated diffraction grating (eg, an acousto-optic modulator, or the like). In this regard, the diffraction grating may be dynamically generated in a substrate material (eg, a transparent optical material). Additionally, the dispersion may be dynamically modified to tune the tunable spectral filter 204 by adjusting the physical properties of the dynamically generated diffraction grating. For example, the period or modulation depth of a dynamically generated diffraction grating may be adjusted (e.g., via controller 126) to control the value of dispersion (e.g., the angle at which a particular wavelength of illumination is diffracted). there is. As another example, the modulation depth of the dynamically generated diffraction grating may be adjusted (e.g., via controller 126) to control the efficiency of dispersion (e.g., the efficiency value at which a particular wavelength of illumination is diffracted). .

다른 실시형태에서, 조명 소스(102)는 다중 채널 조명 소스를 포함한다. 고속 스펙트럼 선택을 위한 다중 채널 조명 소스는, 2016년 12월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/387,180호에서 일반적으로 설명되는데, 이 특허 출원은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다. 도 2c는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 광대역 소스(202) 및 고정된 스펙트럼 투과율을 갖는 다수의 필터링 채널을 포함하는 다중 채널 조명 소스의 개념도이다. 하나의 실시형태에서, 다중 채널 조명 소스는 광대역 소스(202)로부터의 조명을 두 개 이상의 필터링 채널(224)로 지향시키기 위한 채널 선택기(222)를 포함하는데, 여기서 필터링 채널(224)의 각각은 상이한 스펙트럼 투과율을 갖는 필터(226)를 포함한다. 게다가, 다중 채널 조명 소스는, 조명 빔(104)으로서 필터링 채널(224) 중 임의의 것으로부터의 조명을 결합하기 위한 빔 결합기(beam combiner)(228)를 포함할 수도 있다. 따라서, 다중 채널 조명 소스는, 광대역 소스(202)로부터의 조명을 선택된 하나 이상의 필터링 채널(224)을 통해 지향시키도록 채널 선택기(222)를 (예를 들면, 컨트롤러(126)를 통해) 조정하는 것에 의해, 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 제공할 수도 있다.In another embodiment, lighting source 102 includes a multi-channel lighting source. A multi-channel illumination source for high-speed spectral selection is generally described in U.S. Patent Application No. 15/387,180, filed December 21, 2016, which is hereby incorporated by reference in its entirety. FIG. 2C is a conceptual diagram of a multi-channel illumination source including a broadband source 202 and multiple filtering channels with fixed spectral transmittance, according to one or more embodiments of the present disclosure. In one embodiment, the multi-channel illumination source includes a channel selector 222 to direct illumination from the broadband source 202 to two or more filtering channels 224, where each of the filtering channels 224 and filters 226 with different spectral transmittances. Additionally, the multi-channel illumination source may include a beam combiner 228 to combine illumination from any of the filtering channels 224 into an illumination beam 104. Accordingly, a multi-channel illumination source may adjust channel selector 222 (e.g., via controller 126) to direct illumination from broadband source 202 through one or more selected filtering channels 224. By doing so, it is possible to provide a layer-specific lighting spectrum.

채널 선택기(222)는, 광대역 소스(202)로부터의 조명을 필터링 채널(224)의 임의의 조합 안으로 지향시키기에 적절한 임의의 광학 엘리먼트 또는 광학 엘리먼트 세트를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 채널 선택기(222)는 하나 이상의 빔스플리터(230)를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 채널 선택기(222)는 하나 이상의 이색성 미러(dichroic mirror)를 포함할 수도 있다. 추가 예로서, 도 2c에서 예시되는 바와 같이, 채널 선택기(222)는 편광 회전자(232)(예를 들면, 파장판, 전기-광학 셀(electro-optical cell), 또는 등등)를 포함할 수도 있다. 게다가, 채널 선택기(222)는 하나 이상의 편광된 빔스플리터(예를 들면, 빔스플리터(230), 또는 등등)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 필터링 채널(224)에서의 조명의 상대적인 강도는, 편광된 빔 스플리터의 방위와 관련하여 편광 회전자(232)를 조정하는 것에 의해 제어 가능할 수도 있다. 추가적으로, 채널 선택기(222)는, 필터링 채널(224)로의 조명의 분포를 제어하기 위해 하나 이상의 셔터를 포함할 수도 있다.Channel selector 222 may include any optical element or set of optical elements suitable for directing illumination from broadband source 202 into any combination of filtering channels 224 . For example, channel selector 222 may include one or more beamsplitters 230. As another example, channel selector 222 may include one or more dichroic mirrors. As a further example, as illustrated in FIG. 2C, channel selector 222 may include a polarization rotator 232 (e.g., a wave plate, electro-optical cell, or the like). there is. Additionally, channel selector 222 may include one or more polarized beamsplitters (e.g., beamsplitter 230, etc.). In this regard, the relative intensity of illumination in the filtering channel 224 may be controllable by adjusting the polarization rotator 232 with respect to the orientation of the polarized beam splitter. Additionally, channel selector 222 may include one or more shutters to control the distribution of illumination to filtering channels 224.

다중 채널 조명 소스는, 샘플로 지향될 레이어 고유의 조명 스펙트럼과 관련되는 하나 이상의 빔을 제공할 수도 있다. 이와 관련하여, 필터링 채널(224)의 각각에 대한 독립적인 스펙트럼 제어를 갖는 다중 채널 조명 소스를 포함하는 이미징 디바이스(100)가 넓은 연속적인 범위의 파장에 걸쳐 선택적으로 제어된 스펙트럼을 사용하여 샘플을 조명할 수도 있다. 추가적으로, 다중 채널 조명 소스는 각각의 채널로부터의 조명을 사용하여 동시에 또는 순차적으로 샘플을 조명할 수도 있다. 게다가, 다중 채널 조명 소스는, 상이한 채널의 조명을 사용하여 샘플의 상이한 부분(예를 들면, 계측 타겟의 상이한 셀, 또는 등등)을 조명할 수도 있다. 이와 관련하여, 다중 채널 조명 소스는 샘플의 상이한 영역(예를 들면, 상이한 레이어 상에 위치되는 계측 타겟의 피쳐, 또는 등등)에 상이한 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 제공할 수도 있다.A multi-channel illumination source may provide one or more beams associated with a layer-specific illumination spectrum to be directed to the sample. In this regard, an imaging device 100 comprising a multi-channel illumination source with independent spectral control for each of the filtering channels 224 can be used to image a sample using a selectively controlled spectrum over a wide continuous range of wavelengths. It can also be illuminated. Additionally, a multi-channel illumination source may illuminate the sample simultaneously or sequentially using illumination from each channel. Additionally, a multi-channel illumination source may use different channels of illumination to illuminate different portions of the sample (eg, different cells of the metrology target, or etc.). In this regard, a multi-channel illumination source may provide different layer-specific illumination spectra to different regions of the sample (eg, features of a metrology target located on different layers, etc.).

다른 실시형태(도시되지 않음)에서, 조명 소스(102)는, 다수의 협대역 조명 소스 및 협대역 조명 소스로부터의 조명의 임의의 조합을 포함하는 레이어 고유의 조명 스펙트럼을 제공하기 위한 소스 선택기를 포함한다. 예를 들면, 협대역 조명 소스는 상이한 스펙트럼 특성을 갖는 레이저 소스를 포함할 수도 있지만, 그러나 반드시 포함할 필요는 없다. 게다가, 소스 선택기는, 하나 이상의 협대역 조명 소스로부터 조명을 선택하기에 적절한 엘리먼트의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 소스 선택기는, 하나 이상의 빔스플리터, 하나 이상의 셔터, 하나 이상의 파장판, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 빔 결합기, 또는 하나 이상의 셔터를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.In another embodiment (not shown), illumination source 102 includes multiple narrowband illumination sources and a source selector to provide a layer-specific illumination spectrum comprising any combination of illumination from narrowband illumination sources. Includes. For example, a narrowband illumination source may, but need not, include a laser source with different spectral characteristics. Additionally, the source selector may include any combination of elements suitable for selecting illumination from one or more narrowband illumination sources. For example, the source selector may include, but is not limited to, one or more beamsplitters, one or more shutters, one or more wave plates, one or more polarizers, one or more beam combiners, or one or more shutters.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은 레이어 고유의 검출 스펙트럼을 포함한다. 예를 들면, 조명 소스(102)는 고정된 스펙트럼(예를 들면, 광대역 스펙트럼)을 가지고 구성될 수도 있고, 이미징 디바이스(100)는, 검출기(118) 상에 이미지를 생성하기 위해 사용되는 샘플(106)로부터 방출되는 방사선의 스펙트럼을 맞추기 위한 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 더 포함할 수도 있다. 하나의 인스턴스에서, 이미징 디바이스(100)는, 수집 통로(120)에서 레이어 고유의 검출 스펙트럼을 제공하기 위한 검출기보다 앞에 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 포함할 수도 있다. 튜닝 가능한 스펙트럼 필터는, 고정된 스펙트럼 투과율을 갖는 필터의 선택 가능한 세트, 방위 의존 스펙트럼 투과율을 갖는 하나 이상의 필터, 또는 등등과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 임의의 타입의 튜닝 가능한 필터를 포함할 수도 있다.In another embodiment, the layer-specific imaging configuration includes a layer-specific detection spectrum. For example, illumination source 102 may be configured with a fixed spectrum (e.g., a broadband spectrum) and imaging device 100 may be configured to have a sample (e.g., a broadband spectrum) used to generate an image on detector 118. 106) may further include a tunable spectral filter to match the spectrum of radiation emitted from the device. In one instance, imaging device 100 may include a tunable spectral filter ahead of the detector in collection passage 120 to provide a layer-specific detection spectrum. Tunable spectral filters may include any type of tunable filter, such as, but not limited to, a selectable set of filters with fixed spectral transmission, one or more filters with orientation dependent spectral transmission, or the like. It may be possible.

다른 실시형태에서, 비록 도시되지는 않지만, 이미징 디바이스(100)의 수집 통로(120)는, 두 개 이상의 레이어 고유의 검출 스펙트럼에 따라 필터링되는 샘플의 이미지의 동시 생성을 위한 두 개 이상의 검출기(118)를 포함한다. 예를 들면, 수집 통로(120)는, 샘플로부터 방출되는 방사선을 두 개 이상의 검출 채널로 분할하기 위한 하나 이상의 빔스플리터를 포함할 수도 있다. 각각의 검출 채널은, 레이어 고유의 검출 스펙트럼을 제공하기 위한 필터 및 레이어 고유의 검출 스펙트럼을 사용하여 샘플의 이미지를 생성하기 위한 검출기(118)를 더 포함할 수도 있다.In another embodiment, although not shown, the collection passageway 120 of imaging device 100 includes two or more detectors 118 for simultaneous generation of images of the sample that are filtered according to the detection spectra unique to the two or more layers. ) includes. For example, the collection passage 120 may include one or more beam splitters to split radiation emitted from the sample into two or more detection channels. Each detection channel may further include a filter for providing a layer-specific detection spectrum and a detector 118 for generating an image of the sample using the layer-specific detection spectrum.

레이어 고유의 이미징 구성은, 이미징 디바이스(100) 내의 광의 경로를 맞추기 위해 시스템 내의 하나 이상의 조리개(stop)의 위치 및/또는 개방 직경을 포함할 수도 있다. 도 3은, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 이미징 디바이스(100)의 개념도이다. 하나의 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는 하나 이상의 어퍼쳐 조리개를 포함한다. 일반적인 의미에서, 어퍼쳐 조리개는 시스템을 통해 전파되는 조명의 각도 범위를 제한할 수도 있다. 예를 들면, 도 3에서 예시되는 바와 같이, 조명 통로(108)에서의 어퍼쳐 조리개(302)는 샘플에 대한 조명의 레이어 고유의 각도 범위를 제공할 수도 있다. 다른 예(도시되지 않음)에 의해, 수집 통로(120)에서의 어퍼쳐 조리개는, 이미지를 생성하기 위해 사용되는 샘플로부터 방출되는 방사선의 각도 범위의 레이어 고유의 한계를 제공할 수도 있다.The layer-specific imaging configuration may include the location and/or opening diameter of one or more stops within the system to align the path of light within imaging device 100. 3 is a conceptual diagram of imaging device 100, according to one or more embodiments of the present disclosure. In one embodiment, imaging device 100 includes one or more aperture stops. In a general sense, the aperture stop may limit the angular range of light propagating through the system. For example, as illustrated in Figure 3, the aperture stop 302 in the illumination path 108 may provide a layer-specific angular range of illumination to the sample. By another example (not shown), the aperture stop in the collection passageway 120 may provide layer-specific limits on the angular range of radiation emitted from the sample used to generate the image.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120)에서 어퍼쳐 조리개의 개방 직경을 포함한다. 따라서, 이미징 디바이스(100)는, 레이어 고유의 이미징 구성의 생성을 위한 (예를 들면, 컨트롤러(126)에 커플링되는) 조정 가능한 개방 직경을 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함할 수도 있다.In other embodiments, the layer-specific imaging configuration includes the opening diameter of the aperture stop in the illumination passageway 108 and/or the collection passageway 120. Accordingly, imaging device 100 may include an aperture stop with an adjustable opening diameter (e.g., coupled to controller 126) for creation of layer-specific imaging configurations.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120)에서의 어퍼쳐 조리개의 위치를 포함한다. 예를 들면, 조명 통로(108)에서 대물 렌즈(114)의 초점 포인트에 대한 평면 켤레에 위치되는 어퍼쳐 조리개(예를 들면, 어퍼쳐 조리개(302))는 샘플(106)의 텔레센트릭 조명을 제공할 수도 있다. 이와 관련하여, 샘플(106)에 대한 조명의 각도 범위는 실질적으로 평행한 광선으로 제한될 수도 있다. 다른 예로서, 수집 통로(120)에서 대물 렌즈(114)의 초점 포인트에 대한 평면 켤레에 위치되는 어퍼쳐 조리개는, 피쳐의 관찰된 사이즈가 대물 렌즈(114)(예를 들면, 샘플(106)의 레이어)로부터의 거리에 의존할 수도 있도록, 샘플(106)의 텔레센트릭 이미징을 제공할 수도 있다.In another embodiment, the layer-specific imaging configuration includes the location of the aperture stop in the illumination passageway 108 and/or the collection passageway 120. For example, an aperture stop (e.g., aperture stop 302) located in the plane conjugate of the focus point of objective lens 114 in illumination path 108 may provide telecentric illumination of sample 106. may also be provided. In this regard, the angular range of illumination on sample 106 may be limited to substantially parallel beams. As another example, an aperture stop positioned in the plane conjugate to the focus point of objective lens 114 in collection passage 120 may be configured to cause the observed size of the feature to be greater than that of objective lens 114 (e.g., sample 106). may provide telecentric imaging of the sample 106, such that it may depend on the distance from the layer of the sample 106.

본원에서, 대물 렌즈(114)의 초점 포인트의 정확한 위치는, 색수차를 포함하는, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 다수의 요인에 기인하여 파장(예를 들면, 샘플(106)로부터 방출되는 방사선의 또는 조명 스펙트럼의 파장)에 기초하여 변할 수도 있다는 것이 인식된다. 따라서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 선택된 공차 내에 있도록 이미징 및/또는 조명의 텔레센트릭성을 조정하기 위한, 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120)에서의 어퍼쳐 조리개의 정확한 위치를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이미징 디바이스(100)는, 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120) 내에서 어퍼쳐 조리개로서 어퍼쳐를 배치하기 위해 (예를 들면, 컨트롤러(126)에 커플링되는) 배치 디바이스(positioning device)(304)를 포함할 수도 있다. 배치 디바이스(304)는, 선형적으로 병진 가능한 스테이지, 회전적으로 병진 가능한 스테이지, 또는 등등과 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는, 이미징 디바이스(100)에서 어퍼쳐 조리개(예를 들면, 어퍼쳐 조리개(302))를 배치하기에 적절한 엘리먼트의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.Herein, the exact location of the focus point of objective lens 114 may vary depending on the wavelength (e.g., of the radiation emitted from sample 106 or It is recognized that it may vary based on the wavelength of the illumination spectrum. Accordingly, the layer-specific imaging configuration determines the exact location of the aperture stop in the illumination passageway 108 and/or collection passageway 120 to adjust the telecentricity of the imaging and/or illumination to be within selected tolerances. It may also be included. For example, imaging device 100 may be configured (e.g., coupled to controller 126) to position an aperture as an aperture stop within illumination passageway 108 and/or collection passageway 120. It may also include a positioning device 304. Positioning device 304 may be configured to provide an aperture stop (e.g., an aperture stop) in imaging device 100, such as, but not limited to, a linearly translatable stage, a rotationally translatable stage, or the like. (302)) may include any combination of elements suitable for placement.

게다가, 이미징 디바이스(100)는 어퍼쳐 조리개의 평면에서 조명을 구성하기 위한 임의의 수의 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 도 3에서 예시되는 바와 같이, 조명 통로(108)는, 조명 소스(102)로부터의 조명 빔(104)을 어퍼쳐 조리개의 평면에서 집속하기 위한 렌즈(110a)를 포함할 수도 있다. 추가적으로, 조명 통로(108)는 조명 빔(104)을 추가로 컨디셔닝하기 위한 광학 컴포넌트(112)(예를 들면, 편광기, 또는 등등)를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 조명 통로(108)는 어퍼쳐 조리개의 평면을 중계하기 위한 렌즈(110b)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 렌즈(110b)는, 어퍼쳐 조리개(302)가 샘플(106)의 텔레센트릭 조명을 제공하게끔 조정될 수도 있도록, 대물 렌즈(114)의 후방 초점 평면을 중계할 수도 있다.Additionally, imaging device 100 may include any number of optical elements for constructing illumination in the plane of the aperture stop. For example, as illustrated in FIG. 3 , the illumination passageway 108 may include a lens 110a to focus the illumination beam 104 from the illumination source 102 in the plane of the aperture stop. . Additionally, illumination passageway 108 may include optical components 112 (eg, polarizers, etc.) to further condition illumination beam 104. As another example, the lighting passage 108 may include a lens 110b to relay the plane of the aperture stop. For example, lens 110b may relay the rear focal plane of objective lens 114 such that aperture stop 302 may be adjusted to provide telecentric illumination of sample 106.

다른 실시형태에서, 이미징 디바이스(100)는 하나 이상의 시야 조리개를 포함한다. 일반적인 의미에서, 시야 조리개는 샘플(106)에 대한 평면 켤레에서 광의 공간적 범위를 제한할 수도 있다. 예를 들면, 도 3에서 예시되는 바와 같이, 조명 통로(108)에서의 시야 조리개(306)는 샘플(106)에 대한 조명의 레이어 고유의 공간적 범위를 제공할 수도 있다. 다른 예로서, 수집 통로(120)에서의 어퍼쳐 조리개는, 이미지를 생성하기 위해 사용되는 샘플(106)로부터 방출되는 방사선의 공간적 범위의 레이어 고유의 한계를 제공할 수도 있고 따라서 이미지 사이즈의 한계를 제공할 수도 있다.In another embodiment, imaging device 100 includes one or more field apertures. In a general sense, the field of view aperture may limit the spatial extent of light in the plane conjugate to sample 106. For example, as illustrated in FIG. 3 , field of view aperture 306 in illumination path 108 may provide a layer-specific spatial extent of illumination for sample 106 . As another example, the aperture stop in the collection passageway 120 may provide layer-specific limits on the spatial extent of radiation emitted from the sample 106 used to generate the image and thus limit the image size. You can also provide it.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120)에서 시야 조리개의 개방 직경을 포함한다. 따라서, 이미징 디바이스(100)는, 레이어 고유의 이미징 구성의 생성을 위한 (예를 들면, 컨트롤러(126)에 커플링되는) 조정 가능한 개방 직경을 갖는 시야 조리개를 포함할 수도 있다. 본원에서, 시야 조리개의 개방 직경을 조정하는 것은, 이미지화되는 샘플의 부분을 제한 및/또는 정의할 수도 있는데, 이것은 원치 않는 또/또는 불필요한 광을 감소시키는 것에 의해 고품질 이미지를 용이하게 할 수도 있다는 것이 인식된다. 예를 들면, 시야 조리개의 개방 직경은, 주어진 샘플 레이어 상의 주목하는 피쳐를 포함하는 선택된 반경으로부터의 방사선만을 조명 및/또는 검출하도록 조정될 수도 있다. 이와 관련하여, 이 선택된 반경 밖의 피쳐는 선택된 반경 내의 피쳐의 이미지에 노이즈를 도입하지 않을 수도 있는데, 이것은 높은 콘트라스트, 밝기, 및 등등을 갖는 이미지를 용이하게 할 수도 있다.In other embodiments, the layer-specific imaging configuration includes an opening diameter of the field stop in the illumination passageway 108 and/or the collection passageway 120. Accordingly, imaging device 100 may include a field of view stop with an adjustable opening diameter (e.g., coupled to controller 126) for creation of layer-specific imaging configurations. Herein, adjusting the opening diameter of the field stop may limit and/or define the portion of the sample being imaged, which may facilitate high quality imaging by reducing unwanted and/or unnecessary light. It is recognized. For example, the opening diameter of the field stop may be adjusted to illuminate and/or detect only radiation from a selected radius containing features of interest on a given sample layer. In this regard, features outside this selected radius may not introduce noise into the image of features within the selected radius, which may facilitate images with high contrast, brightness, etc.

본원에서, 샘플(106)에 대한 평면 켤레의 정확한 위치는, 색수차와 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 임의의 수의 요인에 기인하여 파장(예를 들면, 샘플(106)로부터 방출되는 방사선의 또는 조명 스펙트럼의 파장)에 기초하여 변할 수도 있다는 것이 또한 인식된다. 따라서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 선택된 공차 내에서 샘플(106)에 대한 평면 켤레에서의 광의 공간적 범위의 조정하기 위한, 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120)에서의 시야 조리개의 정확한 위치를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이미징 디바이스(100)는, 조명 통로(108) 및/또는 수집 통로(120) 내에서 시야 조리개로서 어퍼쳐를 배치하기 위해 (예를 들면, 컨트롤러(126)에 커플링되는) 병진 스테이지를 포함할 수도 있다.Herein, the exact location of the plane conjugate relative to the sample 106 is determined by the wavelength (e.g., of the radiation emitted from the sample 106) due to any number of factors such as, but not limited to, chromatic aberration. It is also recognized that it may vary based on the wavelength of the illumination spectrum). Accordingly, the layer-specific imaging configuration provides precise control of the field of view apertures in the illumination passageway 108 and/or collection passageway 120 to adjust the spatial extent of light in the plane conjugate to the sample 106 within selected tolerances. May also include location. For example, imaging device 100 may translate (e.g., coupled to controller 126) to position an aperture as a field stop within illumination passageway 108 and/or collection passageway 120. It may also contain stages.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은 샘플(106)을 고정시키는 샘플 스테이지(116)의 위치를 포함한다. 따라서, 레이어 고유의 이미징 구성은 대물 렌즈(114)의 초점 볼륨 내에서의 샘플(106)의 위치를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 샘플(106)의 표면 상에서의 또는 샘플(106)의 내부에서의 조명 빔(104)의 집속 조건은 주목하는 각각의 레이어에 대해 맞춤될 수도 있다.In another embodiment, the layer-specific imaging configuration includes the position of the sample stage 116 that holds the sample 106. Accordingly, the layer-specific imaging configuration may include the location of the sample 106 within the focal volume of the objective lens 114. In this regard, the focusing conditions of the illumination beam 104 on the surface of the sample 106 or inside the sample 106 may be tailored for each layer of interest.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은 검출기(118)의 하나 이상의 이미징 파라미터를 포함한다. 예를 들면, 레이어 고유의 이미징 구성은, 이득, 통합 시간, 또는 등등의 선택된 설정을 포함할 수도 있지만, 그러나 반드시 포함할 필요는 없다. 따라서, 선택된 공차 이내의 이미지 품질 메트릭(예를 들면, 밝기, 콘트라스트, 노이즈 레벨, 이미지 내에서의 피쳐의 위치 정확도, 또는 등등)을 갖는 이미지를 제공하기 위해서는, 주목하는 상이한 레이어의 이미지가 맞춤된 검출기 설정을 사용하여 캡쳐될 수도 있다.In other embodiments, the layer-specific imaging configuration includes one or more imaging parameters of detector 118. For example, layer-specific imaging configurations may, but need not, include selected settings of gain, integration time, or the like. Therefore, in order to provide images with image quality metrics (e.g., brightness, contrast, noise level, positional accuracy of features within the image, etc.) within selected tolerances, images of the different layers of interest must be tailored. It can also be captured using detector settings.

도 4는, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 레이어 고유의 이미징 구성을 갖는 이미지 기반의 계측을 위한 방법(400)에서 수행되는 단계를 예시하는 흐름도이다. 본 출원인은, 이미징 디바이스(100)의 맥락에서 본원에서 앞서 설명되는 실시형태 및 실현 기술은 방법(400)으로 확장되도록 해석되어야 한다는 것을 유의한다. 그러나, 방법(400)은 이미징 디바이스(100)의 아키텍쳐로 제한되지 않는다는 것을 또한 유의한다.FIG. 4 is a flow diagram illustrating steps performed in a method 400 for image-based metrology with layer-specific imaging configurations, according to one or more embodiments of the present disclosure. The Applicant notes that the embodiments and implementation techniques previously described herein in the context of imaging device 100 should be interpreted to extend to method 400 . However, it is also noted that method 400 is not limited to the architecture of imaging device 100.

하나의 실시형태에서, 방법(400)은, 선택된 이미지 품질 공차 내에서 샘플의 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 (예를 들면, 컨트롤러(126), 또는 등등을 사용하여) 결정하는 단계(402)를 포함한다. 레이어 고유의 이미징 구성은, 샘플에 입사하는 조명 스펙트럼, 입사하는 방사선의 검출 스펙트럼, 이미징 디바이스 내의 어퍼쳐 조리개 및/또는 시야 조리개의 위치의 임의의 조합을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.In one embodiment, method 400 includes a layer-specific imaging configuration of an imaging device (e.g., controller 126) to image metrology target elements on two or more sample layers of a sample within selected image quality tolerances. ), or etc.) and determining step 402. The layer-specific imaging configuration may include, but is not limited to, any combination of the illumination spectrum incident on the sample, the detection spectrum of the incident radiation, and the location of the aperture stop and/or field stop within the imaging device. No.

이미지 품질 메트릭은, 이미지 밝기, 이미지 콘트라스트, 이미지 노이즈, 또는 등등을 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 선택된 공차 내에서 피쳐(예를 들면, 계측 타겟 엘리먼트)의 이미지를 제공하기 위해, 조명 스펙트럼이 각각의 샘플 레이어에 대해 맞추어질 수도 있다. 이와 관련하여, 선택된 공차는 이미지 내의 하나 이상의 픽셀에 대한 소망되는 픽셀 강도, 소망되는 평균 픽셀 강도, 이미지의 최대 픽셀 강도와 최소 픽셀 강도 사이의 소망되는 차이, 픽셀 강도의 랜덤 변동(예를 들면, 노이즈)의 소망되는 양, 또는 등등을 포함할 수도 있다.Image quality metrics may include, but are not limited to, image brightness, image contrast, image noise, or the like. In this regard, an illumination spectrum may be tailored for each sample layer to provide an image of a feature (e.g., a metrology target element) within a selected tolerance. In this regard, the selected tolerance can be defined as the desired pixel intensity for one or more pixels in the image, the desired average pixel intensity, the desired difference between the maximum and minimum pixel intensities of the image, random fluctuations in pixel intensity (e.g. may include a desired amount of noise), or the like.

예를 들면, 이미징 구성은, 생성된 이미지에 기초하는 계측 측정의 정확도 및/또는 반복성이 변할 수도 있도록, 이미지 품질 메트릭에 영향을 끼칠 수도 있는 경우가 있을 수도 있다. 다른 예로서, 이미징 구성은, 오정렬, 수차, 또는 등등에 기인하는 시스템 결함에 대한, 생성된 이미지에 기초하는 계측 측정(예를 들면, 오버레이 측정, 피쳐 사이즈 측정, 또는 등등)의 감도에 영향을 끼칠 수도 있는 경우가 있을 수도 있다. 따라서, 레이어 고유의 이미징 구성을 제공하는 것은, 선택된 공차 이내의 이미지 품질을 갖는 이미지의 생성을 용이하게 할 수도 있고, 정확하고 반복 가능하며 강건한 계측 측정을 더욱 용이하게 할 수도 있다.For example, there may be instances where imaging configurations may affect image quality metrics such that the accuracy and/or repeatability of metrology measurements based on the generated images may vary. As another example, the imaging configuration affects the sensitivity of metrology measurements (e.g., overlay measurements, feature size measurements, etc.) based on the generated images to system defects due to misalignment, aberrations, etc. There may be cases where it may cause harm. Accordingly, providing layer-specific imaging configurations may facilitate the creation of images with image quality within selected tolerances and may further facilitate accurate, repeatable, and robust metrology measurements.

레이어 고유의 이미징 구성은 이미징 디바이스의 파라미터의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 레이어 고유의 이미징 구성은, 이미지를 생성하기 위해 샘플에 입사하는 조명의 스펙트럼을 포함할 수도 있다. 각각의 레이어(예를 들면, 계측 타겟 엘리먼트) 상의 피쳐는, 선택된 공차 이내의 이미지 품질 메트릭을 갖는 이미지를 제공하기에 적절한 맞춤된 조명 스펙트럼을 사용하여 이미지화될 수도 있다. 따라서, 조명 스펙트럼은, 주변 레이어의 속성(예를 들면, 주변 레이어의 흡수, 굴절률, 두께, 또는 등등)에 기초하여 주목하는 각각의 레이어에 대해 조정될 수도 있지만, 그러나 반드시 조정될 필요는 없다.A layer-specific imaging configuration may include any combination of parameters of the imaging device. For example, the layer-specific imaging configuration may include the spectrum of illumination incident on the sample to produce the image. Features on each layer (eg, metrology target elements) may be imaged using a tailored illumination spectrum suitable to provide images with image quality metrics within selected tolerances. Accordingly, the illumination spectrum may, but need not be, adjusted for each layer of interest based on the properties of the surrounding layer (e.g., absorption, refractive index, thickness, or the like) of the surrounding layer.

다른 예로서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 이미지(예를 들면, 검출 스펙트럼)를 생성하기 위해 사용되는 샘플로부터 방출되는 필터링된 방사선 스펙트럼을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 샘플 레이어는 고정된 조명 스펙트럼으로 조명될 수도 있고, 주목하는 레이어는 검출기보다 앞서 샘플로부터 방출되는 방사선을 필터링하는 것에 의해 레이어 고유의 검출 스펙트럼을 사용하여 이미지화될 수도 있다.As another example, a layer-specific imaging configuration may include a filtered spectrum of radiation emitted from the sample that is used to generate an image (e.g., a detection spectrum). In this regard, the sample layer may be illuminated with a fixed illumination spectrum, and the layer of interest may be imaged using the layer's own detection spectrum by filtering out radiation emitted from the sample prior to the detector.

다른 예로서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 개방 직경 및/또는 어퍼쳐 조리개의 위치를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 레이어 고유의 이미징 구성은, 샘플에 입사하는 조명의 각도 범위 및/또는 샘플 레이어의 이미지를 생성하기 위해 사용되는 샘플로부터 방출되는 방사선의 각도 범위를 포함할 수도 있다. 하나의 인스턴스에서, 어퍼쳐 조리개는, 이미징 시스템의 조명 암(illumination arm)(예를 들면, 조명 통로(108))에서 수집 렌즈(예를 들면, 대물 렌즈(114))의 후방 초점 평면에 대한 평면 켤레에 위치될 때 텔레센트릭 조명을 제공하도록 구성될 수도 있다. 다른 예에서, 어퍼쳐 조리개는 이미징 시스템의 수집 암(collection arm)(예를 들면, 수집 통로(120))에서 수집 렌즈의 후방 초점 평면에 대한 평면 켤레에 위치될 때 샘플의 텔레센트릭 이미징을 제공하도록 구성될 수도 있다.As another example, the layer-specific imaging configuration may include the opening diameter and/or the location of the aperture stop. In this regard, the layer-specific imaging configuration may include the angular range of illumination incident on the sample and/or the angular range of radiation emitted from the sample used to generate an image of the sample layer. In one instance, the aperture stop is relative to the rear focal plane of a collection lens (e.g., objective lens 114) in an illumination arm (e.g., illumination path 108) of the imaging system. It may be configured to provide telecentric illumination when positioned in the plane conjugate. In another example, the aperture stop facilitates telecentric imaging of the sample when positioned in a plane conjugate to the rear focal plane of the collection lens in a collection arm of the imaging system (e.g., collection passageway 120). It may be configured to provide.

다른 예로서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 개방 직경 및/또는 시야 조리개의 위치를 포함할 수도 있다. 따라서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 이미지에 대한 조명의 공간적 범위 및/또는 이미지를 생성하기 위해 검출기로 지향되는 샘플로부터 방출되는 방사선의 공간적 범위를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 레이어 고유의 이미징 구성은, 주어진 샘플 레이어 이미지에 대한 주목하지 않는 샘플의 부분과 관련되는 원치 않는 또/또는 불필요한 광을 감소시키기 위해 샘플의 특정 부분을 포함할 수도 있다.As another example, the layer-specific imaging configuration may include the opening diameter and/or the location of the field stop. Accordingly, the layer-specific imaging configuration may include the spatial extent of illumination for the image and/or the spatial extent of radiation emitted from the sample to be directed to the detector to produce the image. In this regard, layer-specific imaging configurations may include specific portions of the sample to reduce unwanted and/or unnecessary light associated with portions of the sample that are not of interest for a given sample layer image.

다른 예로서, 레이어 고유의 이미징 구성은 (예를 들면, 샘플 스테이지에 의해 제어되는 바와 같은) 이미징 시스템의 초점 볼륨 내에서의 샘플의 위치를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 샘플의 초점 위치는, 상이한 샘플 레이어 사이의 광학 경로에서의 차이를 보상하도록, 색수차를 보상하도록, 또는 등등을 하도록 조정될 수도 있다.As another example, the layer-specific imaging configuration may include the position of the sample within the focal volume of the imaging system (e.g., as controlled by a sample stage). For example, the focal position of the sample may be adjusted to compensate for differences in the optical path between different sample layers, to compensate for chromatic aberration, etc.

다른 예로서, 레이어 고유의 이미징 구성은 이미지 생성과 관련되는 하나 이상의 검출기 설정을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 레이어 고유의 이미징 구성은, 각각의 샘플 레이어에 대해 맞추어지는 검출기의 이득, 통합 시간, 또는 등등의 선택된 값을 포함할 수도 있지만, 그러나 반드시 포함할 필요는 없다.As another example, a layer-specific imaging configuration may include one or more detector settings associated with image generation. For example, layer-specific imaging configurations may, but need not, include selected values of detector gain, integration time, or the like, tailored for each sample layer.

단계(402)에서 결정되는 주목하는 각각의 샘플 레이어에 대한 레이어 고유의 이미징 구성은, 명시된 공차 이내의 이미지 품질 메트릭을 갖는 주목하는 샘플 레이어의 이미지를 제공하기에 적절한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 방법에 의해 구성될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 잠재적 이미징 구성 파라미터(예를 들면, 조명 스펙트럼, 검출 스펙트럼, 조리개의 구성, 샘플의 초점 위치, 검출기 설정, 또는 등등)가 변경되는 일련의 실험을 통해 결정된다. 이와 관련하여, 주목하는 샘플 레이어의 이미지(예를 들면, 주목하는 샘플 레이어 상의 계측 타겟의 피쳐의 이미지)는, 다양한 후보 이미징 구성 파라미터를 사용하여 생성될 수도 있다. 그 다음, 주목하는 샘플 레이어에 대한 이미지 품질 메트릭은, 이미징 구성 파라미터의 다양한 조합에 대해 비교될 수도 있고, 이미지 품질 메트릭의 소망되는 세트를 제공하는 이미징 구성이 주목하는 각각의 샘플 레이어에 대해 선택될 수도 있다.The layer-specific imaging configuration for each sample layer of interest determined in step 402 may be any known in the art suitable to provide an image of the sample layer of interest with image quality metrics within specified tolerances. It can also be configured by method. In one embodiment, a layer-specific imaging configuration is performed over a series of experiments in which potential imaging configuration parameters (e.g., illumination spectrum, detection spectrum, aperture configuration, focal position of the sample, detector settings, etc.) are varied. It is decided through In this regard, an image of the sample layer of interest (eg, an image of a feature of a metrology target on the sample layer of interest) may be generated using various candidate imaging configuration parameters. The image quality metrics for the sample layer of interest may then be compared for various combinations of imaging configuration parameters, and the imaging configuration that provides the desired set of image quality metrics may be selected for each sample layer of interest. It may be possible.

다른 실시형태에서, 레이어 고유의 이미징 구성은, 주목하는 샘플 레이어의 이미지(예를 들면, 주목하는 샘플 레이어 상의 계측 타겟의 피쳐의 이미지)를 시뮬레이팅하는 것 및 주목하는 각각의 샘플 레이어에 대한 이미지 품질 메트릭의 소망되는 세트를 제공하는 이미징 구성을 선택하는 것에 의해 선택될 수도 있다.In another embodiment, the layer-specific imaging configuration includes simulating an image of a sample layer of interest (e.g., an image of a feature of a metrology target on a sample layer of interest) and an image for each sample layer of interest. Selection may be made by selecting an imaging configuration that provides a desired set of quality metrics.

게다가, 단계(402)는, 레이어 고유의 이미지 구성에 기초하여 (예를 들면, 측정을 통해 또/또는 추가적인 시뮬레이션에 의해 생성되는) 샘플 레이어의 이미지에 기초하여 하나 이상의 계측 측정을 시뮬레이팅하는 것을 포함할 수도 있다.Additionally, step 402 involves simulating one or more metrology measurements based on images of the sample layer (e.g., generated through measurements and/or by additional simulations) based on layer-specific image configurations. It may also be included.

샘플의 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트와 관련되는 계측 측정치는, 오버레이 측정치, 임계 치수(CD) 측정치, 측벽 각도, 막 두께를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다. 게다가, 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 양태는 프로세스 관련 파라미터(예를 들면, 초점, 조사량(dose), 및 등등)를 나타낼 수도 있다. 타겟은, 예를 들면, 메모리 다이의 격자와 같은 본질적으로 주기적인 소정의 주목 영역을 포함할 수도 있다. 계측 타겟은 다양한 공간적 특성을 더 가질 수도 있고, 통상적으로, 하나 이상의 리소그래피적으로 별개인 노광에서 인쇄되었을 수도 있는 하나 이상의 레이어에서 피쳐를 포함할 수도 있는 하나 이상의 셀로 구성된다. 타겟 또는 셀은 2 중(two-fold) 또는 4 중(four-fold) 회전 대칭, 반사 대칭과 같은 다양한 대칭성을 가질 수도 있다. 그러한 계측 구조체의 예가 미국 특허 제6,985,618호에서 설명되는데, 이 특허는 참조에 의해 그 전체가 본원에 포함된다. 상이한 셀 또는 셀의 조합은, 별개의 레이어 또는 노광 단계에 속할 수도 있다. 개개의 셀은 분리된 비주기적 피쳐를 포함할 수도 있거나 또는 대안적으로 그들은 일차원, 이차원 또는 삼차원의 주기적 구조체 또는 비주기적 및 주기적 구조체의 조합으로부터 구성될 수도 있다. 주기적 구조체는 분할되지 않을 수도 있거나 또는 그들은, 그들을 인쇄하기 위해 사용되는 리소그래피 프로세스의 최소 설계 규칙에 있을 수도 있는 또는 최소 설계 규칙에 가까울 수도 있는 미세하게 분할된 피쳐로부터 구성될 수도 있다.Metrology measurements related to metrology target elements on a layer of the sample may include, but are not limited to, overlay measurements, critical dimension (CD) measurements, sidewall angles, and film thickness. Additionally, one or more aspects of the metrology target element may represent process-related parameters (eg, focus, dose, and the like). The target may include some region of interest that is periodic in nature, such as a grid of memory die, for example. A metrology target may further have various spatial characteristics and typically consists of one or more cells that may contain features in one or more layers, which may have been printed in one or more lithographically separate exposures. A target or cell may have various symmetries, such as two-fold or four-fold rotational symmetry or reflection symmetry. An example of such a metrology structure is described in U.S. Pat. No. 6,985,618, which is incorporated herein by reference in its entirety. Different cells or combinations of cells may belong to separate layers or exposure steps. Individual cells may contain separate aperiodic features or alternatively they may be constructed from one-, two- or three-dimensional periodic structures or a combination of aperiodic and periodic structures. The periodic structures may be unsegmented or they may be constructed from finely segmented features that may be at or close to the minimal design rules of the lithography process used to print them.

단계(402)에서의 시뮬레이션은 다수의 알고리즘을 수반할 수도 있다. 예를 들면, 샘플(106) 상의 계측 타겟과의 조명 빔(104)의 광학적 상호 작용은 전자기(electro-magnetic; EM) 솔버(solver)를 사용하여 모델링될 수도 있지만, 그러나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 게다가, EM 솔버는, 엄밀한 결합파 해석(rigorous coupled-wave analysis; RCWA), 유한 요소법 분석(finite element method analysis), 모멘트 분석 방법(method of moments analysis), 표면 적분 기법(surface integral technique), 체적 적분 기법(volume integral technique), 또는 유한 차분 시간 도메인 분석(finite-difference time-domain analysis)을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 방법을 활용할 수도 있다. 추가적으로, 수집된 데이터는, 라이브러리, 빠른 축소 차수 모델(fast-reduced-order model), 회귀, 머신 러닝 알고리즘 예컨대 신경망, 지원 벡터 머신(support-vector machine; SVM), 차원 축소 알고리즘(dimensionality-reduction algorithm)(예를 들면, 주 성분 분석(principal component analysis; PCA), 독립 성분 분석(independent component analysis; ICA), 로컬 선형 임베딩(local-linear embedding; LLE), 및 등등), 데이터의 성긴 표현(sparse representation of data)(예를 들면, 푸리에 또는 웨이브릿 변환(Fourier or wavelet transform), 칼만 필터(Kalman filter), 동일한 또는 상이한 툴 타입으로부터의 매칭을 촉진하는 알고리즘, 및 등등)을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 데이터 적합 및 최적화 기법을 사용하여 분석될 수도 있다. 예를 들면, KLA-TENCOR에 의해 제공되는 신호 응답 계측(Signal Response Metrology; SRM) 소프트웨어 제품에 의해 데이터 수집 및/또는 적합이 수행될 수도 있지만, 그러나 반드시 수행될 필요는 없다. 다른 실시형태에서, 계측 툴에 의해 생성되는 원시 데이터(raw data)는, 모델링, 최적화 및/또는 적합(예를 들면, 위상 특성 묘사, 또는 등등)을 포함하지 않는 알고리즘에 의해 분석된다.The simulation at step 402 may involve multiple algorithms. For example, but not limited to, the optical interaction of illumination beam 104 with a metrology target on sample 106 may be modeled using an electro-magnetic (EM) solver. . In addition, EM solvers include rigorous coupled-wave analysis (RCWA), finite element method analysis, method of moments analysis, surface integral technique, and volumetric analysis. Any method known in the art may be utilized, including but not limited to volume integral techniques, or finite-difference time-domain analysis. Additionally, the collected data can be used in libraries, fast-reduced-order models, regression, machine learning algorithms such as neural networks, support-vector machines (SVMs), and dimensionality-reduction algorithms. ) (e.g., principal component analysis (PCA), independent component analysis (ICA), local-linear embedding (LLE), and etc.), sparse representation of the data representation of data) (e.g., Fourier or wavelet transform, Kalman filter, algorithms that facilitate matching from the same or different tool types, and the like), but these The data may also be analyzed using, but not limited to, data fitting and optimization techniques. For example, data collection and/or fitting may, but need not be, performed by the Signal Response Metrology (SRM) software product provided by KLA-TENCOR. In another embodiment, raw data generated by a metrology tool is analyzed by algorithms that do not involve modeling, optimization, and/or fitting (eg, topological characterization, or the like).

본원에서, 컨트롤러에 의해 수행되는 연산 알고리즘은, 병렬화, 분산 계산, 부하 밸런싱(load-balancing), 멀티 서비스 지원, 계산 하드웨어의 설계 및 구현, 또는 동적 부하 최적화의 사용을 통해 계측 애플리케이션에 대해 맞춤될 수도 있지만, 그러나 반드시 맞춤될 필요가 있는 것은 아니다는 것을 유의한다. 게다가, 알고리즘의 다양한 구현예는, 컨트롤러에 의해(예를 들면, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array; FPGA), 및 등등을 통해), 또는 계측 툴과 관련되는 하나 이상의 프로그래머블 광학 엘리먼트에 의해 수행될 수도 있지만, 그러나 반드시 수행될 필요가 있는 것은 아니다. 프로세스 모델링의 사용은, 2014년 6월 19일자로 공개된 미국 특허 공보 제2014/0172394호에서 일반적으로 설명되는데, 이 미국 특허 공보는 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.Herein, the computational algorithms performed by the controller may be tailored to the metrology application through the use of parallelization, distributed computation, load-balancing, multi-service support, design and implementation of computational hardware, or dynamic load optimization. Note that this may be possible, but does not necessarily need to be tailored. Additionally, various implementations of the algorithm may be implemented by one or more programmable modules, either by a controller (e.g., through firmware, software, or a Field Programmable Gate Array (FPGA), and the like), or associated with a metrology tool. It may, but does not necessarily need to be done by optical elements. The use of process modeling is generally described in U.S. Patent Publication No. 2014/0172394, published June 19, 2014, which is incorporated herein by reference in its entirety.

다른 실시형태에서, 방법(400)은, 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 이미징 디바이스로부터 수신하는 단계(404)를 포함한다. 예를 들면, 이미징 시스템은 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 주목하는 샘플 레이어의 이미지를 생성할 수도 있다.In another embodiment, method 400 includes receiving 404 from an imaging device one or more images of metrology target elements on two or more sample layers generated using a layer-specific imaging configuration. For example, an imaging system may generate an image of a sample layer of interest using a layer-specific imaging configuration.

다른 실시형태에서, 방법(400)은 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정을 제공하는 단계(406)를 포함한다. 단계(406)는, 상이한 샘플 레이어에서의 피쳐의 상대적 위치와 관련되는 오버레이 측정, 또는 각각의 레이어 내의 피쳐의 하나 이상의 양태(예를 들면, 사이즈, 방위, 또는 등등)의 측정과 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는, 두 개 이상의 샘플 레이어의 이미지에 기초한 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 계측 측정을 제공하는 것을 포함할 수도 있다.In another embodiment, method 400 includes providing 406 metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on two or more sample layers. Step 406 may include, but is not limited to, overlay measurements related to the relative positions of features in different sample layers, or measurements of one or more aspects (e.g., size, orientation, etc.) of features within each layer. It may include, but is not limited to, providing any type of metrology measurement known in the art based on images of two or more sample layers.

본원에서 설명되는 주제는, 때때로, 다른 컴포넌트 내에 포함되는, 또는 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 다른 컴포넌트를 예시한다. 그러한 묘사된 아키텍쳐는 단순히 예시적인 것이다는 것, 및, 실제로는, 동일한 기능성(functionality)을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는, 소망되는 기능성이 달성되도록, 유효하게 "관련"된다. 그러므로, 특정한 기능성을 달성하기 위해 본원에서 결합되는 임의의 두 컴포넌트는, 아키텍쳐 또는 중간 컴포넌트에 관계 없이, 소망되는 기능성이 달성되도록, 서로 "관련되는" 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 관련되는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한, 소망되는 기능성을 달성하도록 서로 "연결되는" 또는 "커플링되는" 것으로도 보일 수 있으며, 그렇게 관련될 수 있는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한, 소망되는 기능성을 달성하도록 서로 "커플링 가능한" 것으로 보일 수 있다. 커플링 가능한 것의 구체적인 예는, 물리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 컴포넌트를 포함하지만, 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.The subject matter described herein, at times, illustrates different other components that are included within or connected to other components. It should be understood that such depicted architectures are merely illustrative, and that in practice, many other architectures may be implemented that achieve the same functionality. In a conceptual sense, any arrangement of components to achieve the same functionality is effectively “related” such that the desired functionality is achieved. Therefore, any two components combined herein to achieve particular functionality, regardless of architecture or intermediate components, may be viewed as “related” to each other such that the desired functionality is achieved. Likewise, any two components so related may also be viewed as being "connected" or "coupled" to each other to achieve the desired functionality, and any two components that may be so related may also be viewed as being "connected" or "coupled" to each other to achieve the desired functionality. can be viewed as being “coupled” with each other to achieve the desired functionality. Specific examples of coupleable include: physically interactable and/or physically interactable and/or wirelessly interactable and/or wirelessly interactable and/or logically interactable and/or It includes, but is not limited to, logically interacting components.

본 개시 및 본 개시의 수반하는 이점 중 많은 것은 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제를 벗어나지 않으면서 또는 개시된 주제의 중요한 이점의 전체를 희생하지 않으면서, 컴포넌트의 형태, 구성 및 배치에서 다양한 변경이 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명되는 형태는 단지 설명을 위한 것이며, 그러한 변경예를 포괄하고 포함하는 것이 하기의 청구범위의 의도이다. 더구나, 첨부된 청구범위에 의해 본 발명이 정의된다는 것이 이해되어야 한다.It is believed that many of the present disclosure and its attendant advantages will be understood by the foregoing description, including the form, configuration, and arrangement of components, without departing from the disclosed subject matter or sacrificing the entirety of the important advantages of the disclosed subject matter. It will be clear that various changes may be made in . The described forms are for illustrative purposes only, and it is the intent of the following claims to cover and encompass such modifications. Moreover, it is to be understood that the present invention is defined by the appended claims.

Claims (91)

계측 시스템(metrology system)에 있어서,
이미징 디바이스(imaging device)―상기 이미징 디바이스는:
스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스(spectrally-tunable illumination device); 및
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스로부터의 조명에 응답하여 샘플―상기 샘플은 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 포함함―로부터 방출되는 방사선(radiation)에 기초하여 상기 샘플의 이미지를 생성하기 위한 검출기
를 포함함―; 및
상기 이미징 디바이스에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
선택된 이미지 품질 공차(tolerance) 내에서 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성(layer-specific imaging configuration)―각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스로부터의 조명 스펙트럼을 포함함―을 결정하게 하도록;
상기 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 상기 이미징 디바이스로부터 수신하게 하도록; 그리고
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정치(metrology measurement)를 제공하게 하도록 구성되는, 계측 시스템.
In a metrology system,
imaging device—the imaging device:
spectrally-tunable illumination device; and
generating an image of the sample based on radiation emitted from the sample, the sample comprising metrology target elements on two or more sample layers, in response to illumination from the spectrally tunable illumination device. detector
Includes -; and
a controller communicatively coupled to the imaging device, the controller comprising one or more processors configured to execute program instructions that cause the one or more processors to:
A layer-specific imaging configuration of the imaging device for imaging metrology target elements on the two or more sample layers within selected image quality tolerances—each layer-specific imaging configuration including the lighting spectrum from a tunable lighting device;
receive from the imaging device one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers generated using said layer-specific imaging configuration; and
A metrology system configured to provide metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers.
제1항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 검출기의 이미지 획득 파라미터를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
and wherein the layer-specific imaging configuration further includes image acquisition parameters of the detector.
제2항에 있어서,
상기 검출기의 이미지 획득 파라미터는 이득 또는 통합 시간(integration time) 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 2,
The metrology system of claim 1, wherein the image acquisition parameters of the detector include at least one of gain or integration time.
제1항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개(aperture stop)를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차(selected telecentricity tolerance) 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 조명(telecentric illumination)을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The imaging device includes an aperture stop with an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration provides telecentric illumination of the sample within a selected telecentricity tolerance. ), further comprising the position of the aperture stop to provide.
제1항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 이미징을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The imaging device includes an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration further adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric imaging of the sample within a selected telecentricity tolerance. Including, measurement system.
제1항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 상기 이미징 디바이스의 조정 가능한 초점 위치에 상기 샘플을 배치하기 위한 스테이지를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 샘플의 초점 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The metrology system of claim 1, wherein the imaging device includes a stage for positioning the sample at an adjustable focal position of the imaging device, and the layer-specific imaging configuration further comprises a focal position of the sample.
제1항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스는 상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 조명 스펙트럼을 순차적으로 제공하며, 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 포함하고, 상기 검출기는 상기 두 개 이상의 조명 스펙트럼에 기초하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 순차적으로 생성하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The spectrally tunable illumination device sequentially provides two or more illumination spectra associated with layer-specific imaging configurations of the imaging device, wherein one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers are A metrology system comprising distinct images for at least two sample layers, wherein the detector sequentially generates distinct images for at least two sample layers based on the at least two illumination spectra.
제1항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트에 대한 별개의 조명 스펙트럼을 제공하기 위해 상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 공간적으로 분리된 조명 스펙트럼을 동시에 제공하며, 상기 검출기에 의해 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 단일의 이미지를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The spectrally tunable illumination device may have two or more spatially separated illumination spectra associated with layer-specific imaging configurations of the imaging device to provide distinct illumination spectra for metrology target elements on the two or more sample layers. and simultaneously providing, wherein the one or more images of the metrology target element on the two or more sample layers generated by the detector comprise a single image.
제1항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스는:
광대역 조명 소스; 및
상기 광대역 조명 소스의 스펙트럼을 수정하기 위한 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The spectrally tunable lighting device includes:
Broadband lighting source; and
A metrology system comprising one or more spectral filters to modify the spectrum of the broadband illumination source.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 스펙트럼 필터는:
단파장 통과 필터(short-pass filter), 장파장 통과 필터(long-pass filter), 대역 통과 필터(bandpass filter), 또는 노치 필터(notch filter), 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 9,
The one or more spectral filters include:
A measurement system comprising at least one of a short-pass filter, a long-pass filter, a bandpass filter, or a notch filter.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 스펙트럼 필터는:
고정된 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 9,
The one or more spectral filters include:
A metrology system comprising one or more spectral filters with fixed spectral filtering characteristics.
제11항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스는:
상기 고정된 스펙트럼 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 상기 광대역 조명 소스로부터의 조명의 경로 안으로 상기 샘플보다 앞에 선택적으로 삽입하기 위한 적어도 하나의 필터 삽입 디바이스를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 11,
The spectrally tunable lighting device includes:
and at least one filter insertion device for selectively inserting one or more spectral filters with fixed spectral characteristics ahead of the sample into the path of illumination from the broadband illumination source.
제12항에 있어서,
상기 필터 삽입 디바이스는:
필터 휠(filter wheel), 선형 병진 디바이스(linear translation device), 또는 플리퍼 디바이스(flipper device), 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 12,
The filter insertion device:
A metrology system comprising at least one of a filter wheel, a linear translation device, or a flipper device.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 스펙트럼 필터는:
튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 9,
The one or more spectral filters include:
A metrology system comprising one or more spectral filters having tunable spectral filtering characteristics.
제14항에 있어서,
상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터는:
상기 광대역 조명 소스로부터의 조명의 입사각에 기초하여 튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 각도적으로 튜닝 가능한 스펙트럼 필터(angularly-tunable spectral filter)를 포함하며, 상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스는, 상기 하나 이상의 각도적으로 튜닝 가능한 스펙트럼 필터에 대한 상기 광대역 조명 소스로부터의 조명의 입사각을 조정하기 위한 필터 튜닝 디바이스(filter tuning device)를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 14,
One or more spectral filters having the tunable spectral filtering characteristics:
and one or more angularly-tunable spectral filters having tunable spectral filtering characteristics based on the angle of incidence of illumination from the broadband illumination source, the spectrally tunable lighting device comprising: The metrology system further comprising a filter tuning device for adjusting the angle of incidence of illumination from the broadband illumination source to one or more angularly tunable spectral filters.
제14항에 있어서,
상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터는:
튜닝 가능한 더블 모노크로메이터(tunable double monochromator)를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 14,
One or more spectral filters having the tunable spectral filtering characteristics:
A metrology system comprising a tunable double monochromator.
제9항에 있어서,
상기 광대역 조명 소스는:
슈퍼컨티늄 레이저 소스(supercontinuum laser source)를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 9,
The broadband light source is:
A metrology system comprising a supercontinuum laser source.
제9항에 있어서,
상기 광대역 조명 소스는:
레이저 펌핑 플라즈마 조명 소스(laser-pumped plasma illumination source) 또는 램프 소스(lamp source) 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 9,
The broadband light source is:
A metrology system comprising at least one of a laser-pumped plasma illumination source or a lamp source.
제1항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 조명 디바이스는:
두 개 이상의 협대역 조명 소스; 및
상기 샘플을 이미지화하기 위해 상기 두 개 이상의 협대역 조명 소스 중 적어도 하나로부터 조명을 선택하기 위한 선택 디바이스를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The spectrally tunable lighting device includes:
Two or more narrowband lighting sources; and
A metrology system comprising a selection device for selecting illumination from at least one of the two or more narrowband illumination sources to image the sample.
제19항에 있어서,
상기 두 개 이상의 협대역 조명 소스 중의 협대역 조명 소스는:
레이저 소스 또는 스펙트럼적으로 필터링된 광대역 조명 소스(spectrally-filtered broadband illumination source) 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 19,
Among the two or more narrowband lighting sources, the narrowband lighting source is:
A metrology system comprising at least one of a laser source or a spectrally-filtered broadband illumination source.
제1항에 있어서,
상기 선택된 이미지 품질 공차는:
콘트라스트, 해상도, 밝기, 또는 노이즈 공차, 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The image quality tolerances selected above are:
A metrology system comprising at least one of contrast, resolution, brightness, or noise tolerance.
제1항에 있어서,
상기 검출기는:
전하 결합 소자 검출기(charge coupled device detector) 또는 상보적 금속 산화물 반도체 검출기 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The detector:
A metrology system comprising at least one of a charge coupled device detector or a complementary metal oxide semiconductor detector.
제1항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 사이의 오버레이 측정치를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The metrology measurements are:
A metrology system comprising overlay measurements between the two or more sample layers.
제1항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 임계 치수를 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
The metrology measurements are:
and critical dimensions of metrology target elements on the two or more sample layers.
제1항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것은:
다양한 이미징 조건을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를, 상기 이미징 디바이스를 사용하여 생성하는 것; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 것을 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging device:
generating, using the imaging device, an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging conditions; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from various imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
제1항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것은:
다양한 이미징 구성을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를 시뮬레이팅하는 것; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 것을 포함하는, 계측 시스템.
According to paragraph 1,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging device:
simulating an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging configurations; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from various imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
계측 시스템에 있어서,
이미징 디바이스―상기 이미징 디바이스는:
광대역 조명 소스;
상기 광대역 조명 소스로부터의 조명에 응답하여 샘플로부터 방출되는 방사선을 스펙트럼적으로 필터링하기 위한 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터; 및
상기 샘플로부터 방출되며 상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터에 의해 필터링되는 방사선에 기초하여 상기 샘플―상기 샘플은 두 개 이상의 샘플 레이어를 포함함―의 이미지를 생성하기 위한 검출기
를 포함함―; 및
상기 이미징 디바이스에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
선택된 이미지 품질 공차 내에서 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성―각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터에 의해 필터링되는 상기 샘플로부터의 방사선의 스펙트럼을 포함함―을 결정하게 하도록;
상기 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를, 상기 검출기로부터 수신하게 하도록; 그리고
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정치를 제공하게 하도록 구성되는, 계측 시스템.
In a measurement system,
Imaging device—The imaging device:
Broadband lighting source;
a spectrally tunable filter to spectrally filter radiation emitted from the sample in response to illumination from the broadband illumination source; and
A detector for generating an image of the sample, the sample comprising two or more sample layers, based on radiation emitted from the sample and filtered by the spectrally tunable filter.
Includes -; and
a controller communicatively coupled to the imaging device, the controller comprising one or more processors configured to execute program instructions that cause the one or more processors to:
Layer-specific imaging configurations of the imaging device for imaging metrology target elements on the two or more sample layers within selected image quality tolerances, each layer-specific imaging configuration being filtered by the spectrally tunable filter. to determine - including the spectrum of radiation from the sample;
receive from the detector one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers generated using said layer-specific imaging configuration; and
A metrology system configured to provide metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers.
제27항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 검출기의 이미지 획득 파라미터를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
and wherein the layer-specific imaging configuration further includes image acquisition parameters of the detector.
제28항에 있어서,
상기 검출기의 이미지 획득 파라미터는 이득 또는 통합 시간 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 28,
The metrology system of claim 1, wherein the image acquisition parameters of the detector include at least one of gain or integration time.
제27항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 조명을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The imaging device includes an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration further adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric illumination of the sample within a selected telecentricity tolerance. Including, measurement system.
제27항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 이미징을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The imaging device includes an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration further adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric imaging of the sample within a selected telecentricity tolerance. Including, measurement system.
제27항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 상기 이미징 디바이스의 조정 가능한 초점 위치에 상기 샘플을 배치하기 위한 스테이지를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 샘플의 초점 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The metrology system of claim 1, wherein the imaging device includes a stage for positioning the sample at an adjustable focal position of the imaging device, and the layer-specific imaging configuration further comprises a focal position of the sample.
제27항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터는 상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 필터링된 스펙트럼을 순차적으로 제공하며, 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 포함하고, 상기 검출기는 상기 두 개 이상의 필터링된 스펙트럼에 기초하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 순차적으로 생성하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The spectrally tunable filter sequentially provides two or more filtered spectra associated with a layer-specific imaging configuration of the imaging device, wherein one or more images of a metrology target element on the two or more sample layers are selected from the two or more sample layers. A metrology system comprising separate images for at least two sample layers, wherein the detector sequentially generates separate images for at least two sample layers based on the at least two filtered spectra.
제27항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트에 대한 별개의 조명 스펙트럼을 제공하기 위해 상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 공간적으로 분리된 조명 스펙트럼을 동시에 제공하며, 상기 검출기에 의해 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 단일의 이미지를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The spectrally tunable filter selects two or more spatially separated illumination spectra associated with layer-specific imaging configurations of the imaging device to provide distinct illumination spectra for metrology target elements on the two or more sample layers. providing simultaneously, wherein one or more images of a metrology target element on the two or more sample layers generated by the detector comprise a single image.
제27항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터는:
단파장 통과 필터, 장파장 통과 필터, 대역 통과 필터, 또는 노치 필터, 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The spectrally tunable filter:
A measurement system comprising at least one of a short-wavelength pass filter, a long-wavelength pass filter, a band-pass filter, or a notch filter.
제27항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터는:
고정된 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The spectrally tunable filter:
A metrology system comprising one or more spectral filters with fixed spectral filtering characteristics.
제36항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터는:
상기 고정된 스펙트럼 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 상기 샘플로부터 방출되는 방사선의 경로 안으로 상기 검출기보다 앞에 선택적으로 삽입하기 위한 적어도 하나의 필터 삽입 디바이스를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 36,
The spectrally tunable filter:
and at least one filter insertion device for selectively inserting one or more spectral filters with fixed spectral characteristics ahead of the detector into the path of radiation emitted from the sample.
제37항에 있어서,
상기 필터 삽입 디바이스는:
필터 휠, 선형 병진 디바이스, 또는 플리퍼 디바이스, 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 37,
The filter insertion device:
A metrology system comprising at least one of a filter wheel, a linear translation device, or a flipper device.
제27항에 있어서,
상기 스펙트럼적으로 튜닝 가능한 필터는:
튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The spectrally tunable filter:
A metrology system comprising one or more spectral filters having tunable spectral filtering characteristics.
제39항에 있어서,
상기 튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 필터는:
상기 광대역 조명 소스로부터의 조명의 입사각에 기초하여 튜닝 가능한 스펙트럼 필터링 특성을 갖는 하나 이상의 각도적으로 튜닝 가능한 스펙트럼 필터를 포함하며, 상기 이미징 디바이스는, 상기 하나 이상의 각도적으로 튜닝 가능한 스펙트럼 필터에 대한 상기 광대역 조명 소스로부터의 조명의 입사각을 조정하기 위한 필터 튜닝 디바이스를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 39,
One or more spectral filters having the tunable spectral filtering characteristics:
one or more angularly tunable spectral filters having tunable spectral filtering characteristics based on the angle of incidence of illumination from the broadband illumination source, the imaging device comprising: A metrology system further comprising a filter tuning device for adjusting the angle of incidence of illumination from a broadband illumination source.
제27항에 있어서,
상기 광대역 조명 소스는:
슈퍼컨티늄 레이저 소스를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The broadband light source is:
Metrology system, including a supercontinuum laser source.
제27항에 있어서,
상기 광대역 조명 소스는:
레이저 펌핑 플라즈마 조명 소스 또는 램프 소스 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The broadband light source is:
A metrology system comprising at least one of a laser pumped plasma illumination source or a lamp source.
제27항에 있어서,
상기 선택된 이미지 품질 공차는:
콘트라스트, 해상도, 밝기, 또는 노이즈 공차, 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The image quality tolerances selected above are:
A metrology system comprising at least one of contrast, resolution, brightness, or noise tolerance.
제27항에 있어서,
상기 검출기는:
전하 결합 소자 검출기 또는 상보적 금속 산화물 반도체 검출기 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The detector:
A metrology system comprising at least one of a charge coupled device detector or a complementary metal oxide semiconductor detector.
제27항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 사이의 오버레이 측정치를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The metrology measurements are:
A metrology system comprising overlay measurements between the two or more sample layers.
제27항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 임계 치수를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
The metrology measurements are:
and critical dimensions of metrology target elements on the two or more sample layers.
제27항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것은:
다양한 이미징 조건을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를, 상기 이미징 디바이스를 사용하여 생성하는 것; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 것을 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging device:
generating, using the imaging device, an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging conditions; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from various imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
제27항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것은:
다양한 이미징 구성을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를 시뮬레이팅하는 것; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 것을 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 27,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging device:
simulating an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging configurations; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from various imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
방법에 있어서,
선택된 이미지 품질 공차 내에서 샘플의 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성―각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 이미징 스펙트럼을 포함함―을 하나 이상의 프로세서를 사용하여 결정하는 단계;
상기 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 상기 이미징 디바이스로부터 수신하는 단계; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정치를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
In the method,
Layer-specific imaging configurations of an imaging device, each layer-specific imaging configuration comprising an imaging spectrum, using one or more processors, to image metrology target elements on two or more sample layers of a sample within selected image quality tolerances. A step of deciding;
Receiving from the imaging device one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers generated using said layer-specific imaging configuration; and
A method comprising providing metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers.
제49항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성의 이미징 스펙트럼은 상기 샘플에 입사하는 조명의 스펙트럼을 포함하는, 방법.
According to clause 49,
The method of claim 1, wherein the imaging spectrum of the layer-specific imaging configuration comprises a spectrum of illumination incident on the sample.
제49항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성의 이미징 스펙트럼은, 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 생성하기 위해 상기 이미징 디바이스의 검출기에 입사하는 방사선의 스펙트럼을 포함하는, 방법.
According to clause 49,
The method of claim 1, wherein the imaging spectrum of the layer-specific imaging configuration comprises a spectrum of radiation incident on a detector of the imaging device to produce one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers.
제51항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 검출기의 이미지 획득 파라미터를 더 포함하는, 방법.
According to clause 51,
The method of claim 1, wherein the layer-specific imaging configuration further comprises image acquisition parameters of the detector.
제52항에 있어서,
상기 검출기의 이미지 획득 파라미터는 이득 또는 통합 시간 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
According to clause 52,
The method of claim 1, wherein the image acquisition parameters of the detector include at least one of gain or integration time.
제49항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 조명을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 방법.
According to clause 49,
The imaging device includes an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration further adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric illumination of the sample within a selected telecentricity tolerance. Including, method.
제49항에 있어서,
상기 이미징 디바이스는 상기 이미징 디바이스의 조정 가능한 초점 위치에 상기 샘플을 배치하기 위한 스테이지를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 샘플의 초점 위치를 더 포함하는, 방법.
According to clause 49,
The method of claim 1, wherein the imaging device includes a stage for positioning the sample at an adjustable focal position of the imaging device, and the layer-specific imaging configuration further comprises a focal position of the sample.
제49항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 단계는:
다양한 이미징 조건을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를, 상기 이미징 디바이스를 사용하여 생성하는 단계; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
According to clause 49,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging device includes:
generating, using the imaging device, an image of a metrology target element on each sample layer of the two or more sample layers using various imaging conditions; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from a variety of imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
제49항에 있어서,
상기 이미징 디바이스의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 단계는:
다양한 이미징 구성을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를 시뮬레이팅하는 단계; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
According to clause 49,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging device includes:
simulating an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging configurations; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from a variety of imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
계측 시스템에 있어서,
하나 이상의 렌즈 및 조명 소스로부터의 조명에 기초하여 샘플―상기 샘플은 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 포함함―을 이미지화하도록 구성된 검출기를 포함하는 이미징 서브시스템; 및
상기 이미징 서브시스템에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
선택된 이미지 품질 공차 내에서 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 상기 이미징 서브시스템의 레이어 고유의 이미징 구성―각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 이미징 서브시스템의 하나 이상의 컴포넌트의 선택된 구성을 포함함―을 결정하게 하도록;
상기 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를 상기 이미징 서브시스템으로부터 수신하게 하도록; 그리고
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정치를 제공하게 하도록 구성되는, 계측 시스템.
In a measurement system,
an imaging subsystem comprising a detector configured to image a sample, the sample comprising metrology target elements on two or more sample layers, based on illumination from one or more lenses and an illumination source; and
a controller communicatively coupled to the imaging subsystem, the controller comprising one or more processors configured to execute program instructions that cause the one or more processors to:
Layer-specific imaging configurations of the imaging subsystem for imaging metrology target elements on the two or more sample layers within selected image quality tolerances, each layer-specific imaging configuration being a selected configuration of one or more components of the imaging subsystem Including - to determine;
receive from the imaging subsystem one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers generated using said layer-specific imaging configuration; and
A metrology system configured to provide metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers.
제58항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 검출기의 이미지 획득 파라미터를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
and wherein the layer-specific imaging configuration further includes image acquisition parameters of the detector.
제59항에 있어서,
상기 검출기의 이미지 획득 파라미터는 이득 또는 통합 시간 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 59,
The metrology system of claim 1, wherein the image acquisition parameters of the detector include at least one of gain or integration time.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 조명을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The imaging subsystem includes an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric illumination of the sample within a selected telecentricity tolerance. Further including, a measurement system.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 이미징을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The imaging subsystem includes an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric imaging of the sample within a selected telecentricity tolerance. Further including, a measurement system.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은 상기 이미징 서브시스템의 조정 가능한 초점 위치에 상기 샘플을 배치하기 위한 스테이지를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 샘플의 초점 위치를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The metrology system of claim 1, wherein the imaging subsystem includes a stage for positioning the sample at an adjustable focus position of the imaging subsystem, and the layer-specific imaging configuration further includes a focus position of the sample.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은 상기 조명 소스로부터의 조명의 편광을 조정하기 위한 편광기를 포함하고, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 샘플 상의 조명의 편광을 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The metrology system of claim 1, wherein the imaging subsystem includes a polarizer to adjust the polarization of illumination from the illumination source, and the layer-specific imaging configuration further includes polarization of illumination on the sample.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은 상기 이미징 서브시스템의 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 조명 스펙트럼을 순차적으로 제공하며, 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 포함하고, 상기 검출기는 상기 두 개 이상의 조명 스펙트럼에 기초하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 순차적으로 생성하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The imaging subsystem sequentially provides two or more illumination spectra associated with a layer-specific imaging configuration of the imaging subsystem, wherein one or more images of a metrology target element on the two or more sample layers are and wherein the detector sequentially generates distinct images for the two or more sample layers based on the two or more illumination spectra.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은 상기 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 공간적으로 분리된 조명 스펙트럼을 동시에 제공하며, 상기 검출기에 의해 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 단일의 이미지를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The imaging subsystem simultaneously provides two or more spatially separated illumination spectra associated with unique imaging configurations of the layers, wherein one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers produced by the detector are single. A measurement system containing images of
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은:
광대역 조명 소스; 및
상기 광대역 조명 소스의 스펙트럼을 수정하기 위한 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The imaging subsystem:
Broadband lighting source; and
A metrology system comprising one or more spectral filters to modify the spectrum of the broadband illumination source.
제67항에 있어서,
상기 광대역 조명 소스는:
슈퍼컨티늄 레이저 소스를 포함하는, 계측 시스템.
Paragraph 67:
The broadband light source is:
Metrology system, including a supercontinuum laser source.
제67항에 있어서,
상기 광대역 조명 소스는:
레이저 펌핑 플라즈마 조명 소스 또는 램프 소스 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
Paragraph 67:
The broadband light source is:
A metrology system comprising at least one of a laser pumped plasma illumination source or a lamp source.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템은:
두 개 이상의 협대역 조명 소스; 및
상기 샘플을 이미지화하기 위해 상기 두 개 이상의 협대역 조명 소스 중 적어도 하나로부터의 조명을 선택하기 위한 빔 결합기(beam combiner) 또는 하나 이상의 셔터, 중 적어도 하나를 더 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The imaging subsystem:
Two or more narrowband lighting sources; and
The metrology system further comprising at least one of a beam combiner or one or more shutters for selecting illumination from at least one of the two or more narrowband illumination sources to image the sample.
제70항에 있어서,
상기 두 개 이상의 협대역 조명 소스 중의 협대역 조명 소스는:
레이저 소스 또는 스펙트럼적으로 필터링된 광대역 조명 소스 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 70,
Among the two or more narrowband lighting sources, the narrowband lighting source is:
A metrology system comprising at least one of a laser source or a spectrally filtered broadband illumination source.
제58항에 있어서,
상기 선택된 이미지 품질 공차는:
콘트라스트, 해상도, 밝기, 또는 노이즈 공차, 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The image quality tolerances selected above are:
A metrology system comprising at least one of contrast, resolution, brightness, or noise tolerance.
제58항에 있어서,
상기 검출기는:
전하 결합 소자 검출기 또는 상보적 금속 산화물 반도체 검출기 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The detector:
A metrology system comprising at least one of a charge coupled device detector or a complementary metal oxide semiconductor detector.
제58항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 사이의 오버레이 측정치를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The metrology measurements are:
A metrology system comprising overlay measurements between the two or more sample layers.
제58항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 적어도 하나의 샘플 레이어 상의 적어도 하나의 계측 타겟 엘리먼트의 임계 치수를 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
The metrology measurements are:
and a critical dimension of at least one metrology target element on at least one sample layer of the two or more sample layers.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것은:
다양한 이미징 조건을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를, 상기 이미징 서브시스템을 사용하여 생성하는 것; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 것을 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging subsystem:
generating, using the imaging subsystem, an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging conditions; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from various imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
제58항에 있어서,
상기 이미징 서브시스템의 레이어 고유의 이미징 구성을 결정하는 것은:
다양한 이미징 구성을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 이미지를 시뮬레이팅하는 것; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 각각의 샘플 레이어에 대해, 상기 선택된 이미지 품질 공차를 충족하는 이미지를 제공하는 다양한 이미징 구성으로부터 레이어 고유의 이미징 구성을 선택하는 것을 포함하는, 계측 시스템.
According to clause 58,
Determining the layer-specific imaging configuration of the imaging subsystem:
simulating an image of a metrology target element on each of the two or more sample layers using various imaging configurations; and
For each sample layer of the two or more sample layers, selecting a layer-specific imaging configuration from various imaging configurations that provides an image that meets the selected image quality tolerance.
이미징 시스템에 있어서,
조명 빔을 생성하도록 구성된 조명 소스;
샘플―상기 샘플은 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 포함함―의 위치를 선택적으로 조정하기 위한 하나 이상의 병진 스테이지를 포함하는 샘플 스테이지;
상기 조명 빔을 상기 샘플에 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학계(optics)―상기 하나 이상의 조명 광학계는 상기 조명 빔의 편광을 선택적으로 조정하기 위한 편광기를 포함함―;
상기 조명 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 방출되는 방사선을 수집하도록 구성된 하나 이상의 수집 광학계;
상기 하나 이상의 수집 광학계에 의해 수집되는 상기 샘플로부터의 방출된 방사선에 기초하여 상기 샘플의 이미지를 생성하도록 구성된 검출기; 및
상기 조명 소스, 상기 하나 이상의 조명 광학계 중 임의의 것, 상기 하나 이상의 수집 광학계 중 임의의 것, 또는 상기 검출기, 중 적어도 하나에 통신 가능하게 커플링되는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 레이어 고유의 이미징 구성―각각의 레이어 고유의 이미징 구성은, 상기 조명 소스의 스펙트럼, 상기 조명 빔의 편광, 또는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 특정 샘플 레이어를 이미지화하기 위한 상기 샘플의 위치, 중 적어도 하나의 선택된 구성을 포함함―을 수신하게 하도록;
상기 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 이미지를 생성하게 하도록; 그리고
상기 두 개 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정치를 생성하게 하도록 구성되는, 이미징 시스템.
In the imaging system,
an illumination source configured to generate an illumination beam;
a sample stage including one or more translation stages for selectively adjusting the position of a sample, the sample comprising metrology target elements on two or more sample layers;
one or more illumination optics configured to direct the illumination beam to the sample, the one or more illumination optics comprising a polarizer for selectively adjusting polarization of the illumination beam;
one or more collection optics configured to collect radiation emitted from the sample in response to the illumination beam;
a detector configured to generate an image of the sample based on radiation emitted from the sample collected by the one or more collection optics; and
a controller communicatively coupled to at least one of the illumination source, any of the one or more illumination optics, any of the one or more collection optics, or the detector, the controller executing program instructions; One or more processors configured to: wherein the program instructions cause the one or more processors to:
Layer-specific imaging configuration for the two or more sample layers—each layer-specific imaging configuration may be configured to determine the spectrum of the illumination source, the polarization of the illumination beam, or the polarization of the illumination beam to image a particular sample layer of the two or more sample layers. receive the location of the sample, including at least one selected configuration;
generate images for the two or more sample layers using said layer-specific imaging configuration; and
An imaging system configured to generate metrology measurements based on the two or more images.
제78항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 검출기의 이미지 획득 파라미터를 더 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
and wherein the layer-specific imaging configuration further comprises image acquisition parameters of the detector.
제79항에 있어서,
상기 검출기의 이미지 획득 파라미터는 이득 또는 통합 시간 중 적어도 하나를 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 79,
An imaging system, wherein the image acquisition parameters of the detector include at least one of gain or integration time.
제78항에 있어서,
상기 하나 이상의 조명 광학계는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 조명을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The one or more illumination optics include an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration adjusts the position of the aperture stop to provide telecentric illumination of the sample within a selected telecentricity tolerance. Further comprising: an imaging system.
제78항에 있어서,
상기 하나 이상의 수집 광학계는 조정 가능한 위치를 갖는 어퍼쳐 조리개를 포함하며, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 선택된 텔레센트릭성 공차 내에서 상기 샘플의 텔레센트릭 이미징을 제공하기 위해 상기 어퍼쳐 조리개의 위치를 더 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The one or more collection optics include an aperture stop having an adjustable position, wherein the layer-specific imaging configuration modifies the position of the aperture stop to provide telecentric imaging of the sample within a selected telecentricity tolerance. Further comprising: an imaging system.
제78항에 있어서,
상기 하나 이상의 수집 광학계는 수집 편광기를 포함하고, 상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 검출기 상에 입사하는 상기 샘플로부터의 방출된 방사선의 편광을 더 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The imaging system of claim 1, wherein the one or more collection optics comprise a collection polarizer, and the layer-specific imaging configuration further comprises polarization of emitted radiation from the sample incident on the detector.
제78항에 있어서,
상기 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 조명 소스의 스펙트럼을 포함하고, 상기 조명 소스는 상기 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 조명 스펙트럼을 순차적으로 제공하며, 상기 검출기는 상기 두 개 이상의 조명 스펙트럼에 기초하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어에 대한 별개의 이미지를 순차적으로 생성하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The layer-specific imaging configuration includes a spectrum of the illumination source, the illumination source sequentially provides two or more illumination spectra associated with the layer-specific imaging configuration, and the detector provides a spectrum of the two or more illumination spectra. An imaging system that sequentially generates separate images for the two or more sample layers based on the two or more sample layers.
제78항에 있어서,
상기 조명 소스는 상기 레이어 고유의 이미징 구성과 관련되는 두 개 이상의 공간적으로 분리된 조명 스펙트럼을 동시에 제공하며, 상기 검출기에 의해 생성되는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지는 단일의 이미지를 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The illumination source simultaneously provides two or more spatially separated illumination spectra associated with a unique imaging configuration of the layer, and one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers produced by the detector are a single image. An imaging system, comprising an image.
제78항에 있어서,
상기 조명 소스는:
광대역 조명 소스; 및
상기 광대역 조명 소스의 스펙트럼을 수정하기 위한 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The lighting source is:
Broadband lighting source; and
An imaging system comprising one or more spectral filters to modify the spectrum of the broadband illumination source.
제78항에 있어서,
상기 이미징 시스템은:
두 개 이상의 협대역 조명 소스; 및
상기 샘플을 이미지화하기 위해 상기 두 개 이상의 협대역 조명 소스 중 적어도 하나로부터의 조명을 선택하기 위한 빔 결합기 또는 하나 이상의 셔터, 중 적어도 하나를 더 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The imaging system:
Two or more narrowband lighting sources; and
The imaging system further comprising at least one of a beam combiner or one or more shutters to select illumination from at least one of the two or more narrowband illumination sources to image the sample.
제78항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 사이의 오버레이 측정치를 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The metrology measurements are:
An imaging system comprising overlay measurements between the two or more sample layers.
제78항에 있어서,
상기 계측 측정치는:
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 적어도 하나의 샘플 레이어 상의 적어도 하나의 계측 타겟 엘리먼트의 임계 치수를 포함하는, 이미징 시스템.
According to clause 78,
The metrology measurements are:
and a critical dimension of at least one metrology target element on at least one sample layer of the two or more sample layers.
방법에 있어서,
선택된 이미지 품질 공차 내에서 샘플의 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트를 이미지화하기 위한 이미징 서브시스템의 레이어 고유의 이미징 구성―각각의 레이어 고유의 이미징 구성은 상기 이미징 서브시스템의 하나 이상의 컴포넌트의 선택된 구성을 포함함―을 결정하는 단계;
상기 레이어 고유의 이미징 구성을 사용하여 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지를, 상기 이미징 서브시스템을 사용하여 생성하는 단계; 및
상기 두 개 이상의 샘플 레이어 상의 계측 타겟 엘리먼트의 하나 이상의 이미지에 기초하여 계측 측정치를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
In the method,
Layer-specific imaging configurations of an imaging subsystem for imaging metrology target elements on two or more sample layers of a sample within selected image quality tolerances—each layer-specific imaging configuration being a selected configuration of one or more components of the imaging subsystem Including - determining;
generating, using the imaging subsystem, one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers using imaging configurations specific to the layers; and
A method comprising providing metrology measurements based on one or more images of metrology target elements on the two or more sample layers.
제90항에 있어서,
각각의 레이어 고유의 이미징 구성은, 조명 소스의 스펙트럼, 조명 빔의 편광, 조명 텔레센트릭성, 이미징 텔레센트릭성, 또는 상기 두 개 이상의 샘플 레이어 중 특정 샘플 레이어를 이미지화하기 위한 상기 샘플의 위치, 중 적어도 하나의 선택된 구성을 포함하는, 방법.
According to clause 90,
Each layer's unique imaging configuration may be determined by the spectrum of the illumination source, the polarization of the illumination beam, the illumination telecentricity, the imaging telecentricity, or the position of the sample for imaging a particular sample layer of the two or more sample layers. , a method comprising at least one selected configuration.
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